宫内香烟烟雾暴露对新生大鼠中枢化学感受性的损害及硫化氢的保护作用

Central chemoreceptive reflex plays an important role in the regulation of respiration. In mammals, parafacial respiratory group / retrotrapezoid nucleus (pFRG/RTN) Phox2b+ neurons in medulla oblongata perform certain chemosensitivity. Intrauterine cigarette smoking exposure (CS) is one of the risk factors to induce such central chemosensitivity dysfunction related disease as sudden infant death syndrome. It is recently discovered that hydrogen sulfide (H2S) is a kind of neuroprotectant. Our previous work has demonstrated that intrauterine CS could cause damage to medullary respiratory centers of neonatal rats and the damage could be alleviated by H2S. Thus we presume that intrauterine CS may impose injury to the central chemosensitivity by influencing structure and function of pFRG/RTN Phox2b+ neurons, and H2S can reduce the injury. The present project aims to determine the detrimental effect of intrauterine CS on the chemosensitivity of pFRG/RTN Phox2b+ neurons of neonatal rats and its protection by H2S, via physiological, morphological and molecular biological methods. This study will be beneficial to uncover the hazard of intrauterine CS to the central chemosensory regulation of respiration by pFRG/RTN Phox2b+ neurons of neonatal rats and the roles of H2S in respiratory neurobiology. It will also expectedly provide new clue for exploring the pathogenesis and preventing and treating measures of some central respiratory disorders.

中枢化学感受性反射在呼吸调节中具有重要作用。哺乳动物延髓面神经核周围呼吸组/斜方体后核（pFRG/RTN）Phox2b+神经元具有化学感受特性。宫内香烟烟雾暴露（CS）是诱发新生儿猝死综合征（SIDS）等呼吸调节障碍相关疾病的重要因素。硫化氢（H2S）是一种神经保护因子。我们前期研究表明，宫内CS可损伤新生大鼠延髓呼吸中枢，H2S可减轻其损伤作用。因此我们推测，宫内CS可能通过影响pFRG/RTN Phox2b+神经元结构和功能而损害中枢化学感受性，H2S对该损害具有保护作用。本课题旨在采用生理学、形态学及分子生物学等方法，研究宫内CS对新生大鼠pFRG/RTN Phox2b+神经元化学感受性的损害和H2S的保护作用及相关机制。本研究将有助于揭示CS对中枢化学感受性呼吸调节的危害和H2S的呼吸神经生物学作用，为探索SIDS等呼吸调节障碍相关疾病的发病机制和防治措施提供新的线索。

香烟燃烧时释放的有害物质具有严重的毒性作用，气体信号分子硫化氢（H2S）具有重要的生物学作用。本课题研究的目的在于探讨宫内CS对新生大鼠中枢化学感受性是否具有损害作用，H2S对宫内CS所致新生大鼠中枢化学感受性损害是否具有保护作用，以及宫内CS所致新生大鼠中枢化学感受性损害及H2S保护作用的机制。主要成果如下：1）宫内CS引起新生大鼠对高CO2的通气反应减弱，新生大鼠延髓脑片舌下神经根放电对酸刺激的反应减弱，表明宫内CS可引起新生大鼠中枢化学感受性障碍。2）H2S可恢复宫内CS新生大鼠对高CO2的通气反应以及新生大鼠延髓脑片舌下神经根放电对酸刺激的反应，表明H2S对宫内CS所致新生大鼠中枢化学感受性障碍具有保护作用。3）宫内CS引起新生大鼠pFRG区（中枢化学感受器的关键部位）Phox2b+神经元数量减少，突触间隙宽度增加，突触后密集区厚度减小，细胞氧化产物增加，抗氧化酶活性、mRNA和蛋白含量减少，线粒体ROS累积，线粒体结构和功能损伤，细胞凋亡增加，线粒体凋亡途径相关蛋白含量增加，以及兴奋性和抑制性递质平衡失调。4）H2S可缓解上述效应，并且H2S的缓解作用可被5HD（mitKATP通道阻断剂）拮抗。这些结果表明，pFRG区氧化应激状态、线粒体结构和功能、递质系统平衡等是宫内CS导致新生大鼠中枢化学感受性障碍和H2S发挥保护作用的重要途径。本研究具有如下重要意义：1）揭示了宫内CS对新生大鼠中枢化学感受性具有损害作用，为进一步认识吸烟对人体健康的巨大危害提供了实验依据；2）揭示了H2S对宫内CS所致新生大鼠中枢化学感受性损害具有保护作用，为进一步认识H2S的生物学作用提供了重要资料；3）揭示了宫内CS所致中枢化学感受性损害及H2S保护作用的（部分）机制，为临床上中枢性呼吸调节障碍相关疾病如新生儿猝死综合征、先天性中枢性低通气综合征等的防治提供了新的研究策略。