電刺激頂蓋前區前核對大鼠心包內注射辣椒素誘發的背斜方肌肌電的影響

朱娟霞 高藝 龔陽澤

摘要：目的 ?觀察頂蓋前區前核（AptN）是否參與心臟痛的調制。方法 ?選擇SD雄性大鼠18只，在戊巴比妥鈉（50 mg/kg） 腹腔麻醉下行心包插管術后，給予AptN分別施加強度10、25、50 μA的電刺激（波寬3 ms，頻率100 Hz），心包內注射辣椒素誘發心臟痛，記錄對側背斜方肌的肌電（EMG）。結果 ?電刺激APtN劑量依賴式抑制大鼠心包腔內注射辣椒素誘發的背斜方肌的EMG（Y=87.939-1.585X，r=0.951，P=0.049），EMG反應相對于基礎對照分別減小至（63.71±2.82）%、（37.65±5.75）% 和（15.71±4.30）%（P<0.05），肌電反應較對照明顯減弱，肌電幅值減小，放電頻率減少，放電時間縮短，潛伏期延長。結論 ?電刺激APtN，激活“APtN-中腦深部網狀結構、腦橋臂旁核及網狀旁巨細胞核-延髓外側到脊髓”的多突觸下行抑制通路，對心臟痛產生抑制性調節。

關鍵詞：頂蓋前區前核;心臟-軀體運動反射;背部斜方肌肌電;電刺激

中圖分類號：R338 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2020.17.019

文章編號：：1006-1959（2020）17-0067-03

Abstract：Objective ?To observe whether AptN is involved in the modulation of cardiac pain.Methods ?18 SD male rats were selected. After pericardial intubation under intraperitoneal anesthesia with sodium pentobarbital （50 mg/kg）， AptN was given to apply electrical stimulation of 10， 25， and 50 μA （wave width 3 ms，frequency 100 Hz）， intrapericardial injection of capsaicin induced heart pain， and the electromyography （EMG） of the contralateral dorsi trapezius muscle was recorded.Results ?Electrical stimulation of APtN dose-dependently inhibited the EMG of rat dorsi trapezius induced by intrapericardial injection of capsaicin （Y=87.939-1.585X，r=0.951，P=0.049）， and the EMG response was reduced to that of the basic control（63.71±2.82）%，（37.65±5.75）% and（15.71±4.30）%（P<0.05）， the electromyographic response was significantly weaker than the control， the electromyographic amplitude decreased， the discharge frequency decreased， the discharge time shortened， and the latency period extend.Conclusion ?Electrical stimulation of APtN activates the multi-synaptic descending inhibitory pathways of "APtN-deep midbrain reticular structure， parapontine nucleus and parareticular giant cell nucleus-lateral medulla oblongata to spinal cord"， which could inhibit cardiac pain.

Key words：Anterior nucleus of anterior tectum;Heart-somatic movement reflex;Back trapezius myoelectricity;Electrical stimulation

心臟痛（cardiac pain）是心臟病患者發生心肌梗死時的典型癥狀之一，常警示患者的生命受到嚴重威脅，但是關于心臟痛覺信息的中樞調控作用迄今仍不明了，其作用機制更是所知甚少。來自內臟器官的疼痛信號不僅產生內臟痛，而且引起內臟-軀體運動反射[1]。研究表明[2，3]，心包注射辣椒素可以產生一個可重復的心臟-軀體運動反射，該反射是研究心臟痛誘發痛覺過敏調制的適宜指標。頂蓋前區前核（the anteriorpretectal nucleus，AptN）是一個參與痛覺信息傳遞的中腦核團，并且參與下行痛覺調制[4，5]，電刺激大鼠APtN可產生持久的鎮痛作用，但電刺激APtN是否能夠產生抑制心臟痛的作用，尚不清楚。本實驗用大鼠心臟-軀體運動反射模型，以心包內可復性注射辣椒素所誘發的背斜方肌的肌電（electromyogram，EMG）為指標，通過觀察背斜方肌EMG的變化，評估電刺激APtN對心臟傷害性感受的調節作用。

1材料與方法

1.1實驗動物及試劑 ?Sprgue Dawley（SD）大鼠，體質量250～350 g，雄性，18只，購自西安交通大學醫學院實驗動物中心。實驗方案經西安交通大學醫學院實驗動物保護委員會許可，并根據IASP的道德準則進行。戊巴比妥鈉、辣椒素購自Sigma公司。雙線記憶示波器（VC-10）、AVM-11雙通道放大器、刺激器（SEN-3301）、隔離器（SS-202J均購自日本Nihon Kohden 公司。PowerLab信號采集與分析系統購自澳大利亞AD Instruments公司。動物腦立體定位儀（SN-2N）購自日本Narishige公司。小動物人工呼吸機（DW3000-B型）購自淮北正華生物儀器設備有限公司。

1.2方法

1.2.1心包插管術 ?1%戊巴比妥鈉腹腔麻醉大鼠，行常規氣管插管以連接呼吸機，頸外靜脈插管術維持麻醉，于大鼠左側上胸部第1～第3肋軟骨處行開胸術，用擴胸器撐開胸廓，暴露胸腺和心臟，用玻璃探針在心包膜上開一小孔，將心包插管（內徑0.020英寸、外徑0.037英寸、長14～16 cm末梢有3～4個小孔的硅膠管），順左心室表面插入心包腔約2 cm，用藥棉填塞固定插管，依次縫合關閉胸腔。

1.2.2心包內辣椒素注射 ?每次心包內注射0.2 ml辣椒素（1 μg/ml）以誘發背斜方肌EMG。記錄EMG結束后，回抽心包內的辣椒素，并用生理鹽水沖洗心包3次，避免殘留辣椒素影響實驗結果。

1.2.3顱內插管術 ?將大鼠俯臥固定于鼠腦腦立體定位儀上，用顱骨鉆施行開顱術，根據鼠腦圖譜，將引導套管置入大鼠左側APtN（前囟后4.3～5.3 mm，中線外1.5～2.5mm，腦表面下3.5～4.5mm）上方2 mm 處，以便插入刺激電極。

1.2.4 APtN電刺激 ?將刺激電極（直徑0.2 mm）經引導套管插入APtN，其末端超出套管2 mm，電刺激強度為10、25和50 μA，電刺激波寬0.3 ms，電刺激頻率為100 Hz的陰極脈沖，每次電刺激在心包注射辣椒素之前10 s時開始，持續60 s，在心包注射辣椒素結束后停止電刺激。

1.2.5背斜方肌EMG的記錄 ?同芯電極以約30°角斜插入背斜方肌（spinotrapezius，SPT）內，插入深度約為1.5～1.7 mm，以記錄背斜方肌的EMG信號[6]，EMG信號經AVM-11雙通道放大器放大和過濾，濾波為1.0 kHz，用示波器和監聽器自動檢測肌肉放電，EMG信號用PowerLab軟件系統采集分析。APtN施加電刺激前心包內注射辣椒素誘發的EMG作為基礎對照。

1.2.6背斜方肌EMG的標化 ?將EMG用 PowerLab軟件進行頻率直方圖處理，當EMG的頻率高于 ? ? ?3 imp/s時作為放電的開始;當放電頻率低于3 imp/s時，則作為放電的終止，從而得到辣椒素誘發的EMG反應總個數（total number of motorunit discharges，TMUD）。每只大鼠第1次單純心包內注射辣椒素誘發的TMUD被標化為100%，作為基礎對照，其后續EMG反應均以首次TMUD為分母進行標化。APtN內施加電刺激后肌肉放電單位數高于基礎對照110%，或者低于對照90%，視為有意義，計入統計范疇。選擇組織鑒定刺激電極在APtN內的大鼠的背斜方肌EMG進行分析。

1.2.7再建電刺激部位 ?實驗結束后，經引導套管在電刺激部位微量注射膀胺天藍，標記電刺激部位，深度麻醉后灌注，取出腦組織，固定后冰凍切片組織再建電刺激部位。

1.3統計學方法 ?數據以（x±s）表示，采用SPSS 10.0統計軟件進行分析，組間比較采用One-way ANOVA并t檢驗進行分析。P<0.05表示差異有統計學意義，P<0.01表示統計學意義顯著。

2結果

2.1電刺激APtN強度對大鼠心包腔內注射辣椒素誘發EMG的影響 ?10 μA電刺激使EMG相對于單純心包內注射辣椒素誘發的基礎背斜方肌EMG（基礎對照）的100.00%減小至（63.71±2.82）%，差異有統計學意義（P<0.05）;25 μA 電刺激使EMG相對于基礎對照的100%減小為（37.65±5.75）%，50 μA電刺激使EMG相對于基礎對照的100%減小為（15.71±4.30）%，統計學意義顯著（P<0.01）;電刺激APtN強度依賴式抑制大鼠心包腔內注射辣椒素誘發的背斜方肌EMG（Y=87.939-1.585X，r=0.951，P=0.049），見圖1。

2.2組織再建刺激電極末端在APtN內分布 ?組織再建電刺激的結果顯示，有18只大鼠的刺激電極在APtN內不同部位，見圖2。

2.3電刺激APtN誘發的抑制背斜方肌EMG作用的實例 ?軟件系統采集的EMG信號實際圖顯示，相對于電刺激前單純心包內注射辣椒素誘發的基礎對照EMG和電刺激后單純心包內注射辣椒素誘發的后對照恢復時的EMG，施加于APtN的三個不同強度的電刺激，均對心包內注射辣椒素誘發的背斜方肌EMG產生明顯的抑制作用，EMG的頻率、幅度、放電時間都減小。施加電刺激50 min后再次單純心包內注射辣椒素（后對照），背斜方肌EMG有所恢復，見圖3。

3討論

實驗動物心包內置管注射致痛劑是一種研究心臟傷害性感受的簡單易行的模型，被廣泛應用到心臟感覺的研究領域中[6]。該模型是通過給大鼠心包腔內注射辣椒素，辣椒素激活位于心臟初級感覺傳入纖維上的辣椒素受體，在傳遞心臟的傷害性感受信息的同時，誘發軀體運動反射，使背斜方肌EMG增多，記錄背斜方肌EMG作為心臟痛的指標。

大鼠的甩尾反射實驗、爪壓力實驗、爪福爾馬林實驗等研究結果證明，給予APtN短暫的電刺激誘發了長時間的鎮痛作用[7，8]。APtN主要接受來自脊髓背柱的興奮性上行纖維的直接投射，其傳出纖維廣泛地投射到中樞內許多與痛覺調制有關的結構，其下行調制作用涉及中腦和延髓外側包括深部中腦核、臂旁核和巨細胞核[5，9]。有研究已經證明[4，5]，在中樞神經系統存在一個由“脊髓背柱- APtN-中腦深部網狀結構、腦橋臂旁核及網狀旁巨細胞核-延髓外側”到脊髓的多突觸通路參與痛覺調制，其中APtN產生的鎮痛經兩條通路下行，一條經同側旁巨細胞核下行，一條相繼經對側深部中腦核和腦橋臂旁核下行[9]，但大部分關于APtN參與痛覺調制的研究主要集中在軀體痛，關于APtN參與內臟痛調制的研究較少[10]。心臟痛是冠心病的典型癥狀，屬于內臟痛，眾所周知來自內臟器官的疼痛信號不僅產生內臟痛，而且引起內臟-軀體運動反射[1]。內臟感覺傳入沖動沿著與軀體感覺相同的傳入通路上傳，匯聚學說認為內臟感覺傳入纖維和軀體感覺傳入纖維匯聚到同一脊髓丘腦束神經元。有源于內臟的神經纖維投射至APtN，APtN參與心臟痛的調制[10]。

本研究用大鼠心臟-軀體運動反射模型，給予APtN施加三個不同強度的電刺激，結果顯示電刺激APtN強度依賴式抑制了大鼠的背斜方肌EMG，為APtN參與內臟痛的調制增加了新的實驗數據。APtN內阿片受體、5-羥色胺受體、膽堿能M受體、腎上腺素受體、谷氨酸受體可能介導其痛覺調制通路的鎮痛作用，既往研究證實APtN內α2受體參與對心臟痛的調制，但其它受體是否參與心臟痛的調制，有待進一步研究。

綜上所述，電刺激APtN強度依賴式抑制大鼠心包內注射辣椒素誘發的背斜方肌EMG，提示APtN參與了心臟傷害性感受的調制，這為APtN參與痛覺調制增加了新的實驗數據，為APtN心臟痛乃至內臟痛的調制提供了新的證據，也為臨床治療心臟痛提供一定的理論基礎。

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收稿日期：2020-06-06;修回日期：2020-07-10

編輯/宋偉