苍白球HCN通道的电生理效应及其与帕金森病发病关系的实验研究

苍白球在机体运动功能调节中发挥重要作用，其放电频率及模式的改变与帕金森病运动减少及静止性震颤等症状直接相关。近年来，对离子通道与帕金森病相关性的研究越来越受到人们重视。超极化激活、环核苷酸门控的阳离子通道（HCN 通道）在苍白球神经元自发放电中发挥重要作用。形态学研究证实苍白球表达HCN通道，离体电生理实验提示HCN通道可调节苍白球神经元放电频率及节律。然而，整体状态下苍白球神经元HCN通道的电生理效应，苍白球HCN通道的表达及电生理效应与帕金森病发病是否相关，目前尚未见报道。为此，本研究首先采用在体细胞外电生理记录及离体脑片膜片钳记录，观察不同年龄组及帕金森病模型动物苍白球HCN通道的电生理效应。进一步采用免疫组化染色，观察苍白球HCN通道的表达情况。最后，采用核团微量注射等方法观察苍白球HCN通道对帕金森病动物行为学的影响。本研究将为帕金森病的发病机制及治疗提供有力的理论和实验依据。

苍白球是基底神经节间接通路的重要核团，在机体正常运动功能调节以及帕金森病等运动障碍性疾病中发挥重要作用。近年有研究表明HCN通道在苍白球自发起搏电活动中发挥重要作用。形态学研究证实苍白球表达HCN通道。离体电生理实验揭示HCN通道参与调节苍白球神经元自发放电活动。本研究主要目的旨在探讨正常及帕金森病模型动物苍白球HCN通道的电生理效应及其与帕金森病发病的关系。主要实验结果显示，在正常大鼠，选择性HCN通道阻断剂ZD7288可显著降低约半数苍白球神经元自发放电频率，而在另外半数苍白球神经元，ZD7288可显著增加神经元自发放电频率。ZD7288所致抑制效应的苍白球神经元的基础放电频率较兴奋效应的神经元的基础放电频率明显降低。ZD7288所致抑制效应的反应时间与ZD7288所致兴奋效应的时间相似，且ZD7288所致效应与苍白球神经元的不同放电模式无关。给予高浓度ZD7288可产生相似的效应。给予另一种HCN通道阻断剂CsCl可产生神经元放电频率抑制或兴奋双向效应。给予HCN通道激动剂8-Br-cAMP可使部分苍白球神经元放电频率升高，而在另外部分神经元可降低其放电频率。损毁丘脑底核可致苍白球高频无间歇放电模式神经元的比例明显减低，而高频有间歇放电模式神经元的比例明显增加。损毁丘脑底核不能阻断ZD7288所致的兴奋效应。而苍白球预先给予离子型谷氨酸受体阻断剂可明显抑制ZD7288所致的兴奋效应，提示其与谷氨酸能突触传递相关。在6-OHDA帕金森病模型大鼠，ZD7288仍可在半数神经元引发抑制效应，而在另外半数神经元引发明显的兴奋效应。ZD7288在6-OHDA帕金森病模型大鼠苍白球神经元所致的抑制及兴奋双向效应，与正常大鼠相比无显著差异。形态学研究显示，苍白球神经元表达HCN1, HCN2, HCN3 和HCN4四种亚型，其中HCN1通道主要表达于苍白球神经元胞体，而HCN2通道主要表达于神经元突起。HCN3和HCN4通道在胞体和突起有相似程度的表达。行为学研究显示，在氟哌啶醇帕金森病僵直模型大鼠，苍白球注射HCN通道阻断剂和激动剂可分别产生对侧或同侧偏转，进一步证实HCN通道对苍白球的双向效应。在MPTP帕金森病模型小鼠，阻断苍白球HCN通道可产生与正常小鼠相似的抑制或兴奋双向效应。上述实验结果为苍白球HCN通道在帕金森病发病和治疗中的作用提供了一定的理论和实验依据。