苯环壬酯和东莨菪碱对麻醉大鼠海马齿状回诱发电位及长时程增强现象的影响

　　【摘要】 目的 观察抗胆碱药盐酸苯环壬酯(PH)和丁溴东莨菪碱(SB)对大鼠海马齿状回诱发电位及长时程增强现象(LTP)的影响。方法 采用电刺激成年大鼠内侧穿行通路(MPP)，记录海马齿状回(DG)颗粒细胞诱发电位的方法，观察PH (0.2-17.4mg/kg，ip)对以诱发电位的群峰电位(PS)幅度和高频刺激诱导PS幅度LTP现象的影响。并与SB(0.3-20 mg/kg，ip)进行比较。 结果 PH对MPP-DG通路诱发电位PS幅度有促进作用，对高频诱导的LTP现象没有影响。SB对MPP-DG通路诱发电位PS幅度和高频诱导的LTP现象均没有影响。结论 PH对麻醉大鼠海马颗粒细胞有兴奋作用;SB对大鼠海马颗粒细胞的兴奋性没有影响。

　　【关键词】 苯环壬酯;东莨菪碱;齿状回;诱发电位;LTP

　　Comparison of anti-cholinergic drug phencynonate and scopolamine on the evoked potential and

　　the long-term potentiation in the dentate gyrus of hippocampus in anesthetic rats

　　PENG Xiao-dong, et al.(The Academy of Military Medical Sciences, Beijing 100850, China)

　　[Abstract] Objective To study the effect of the anti-cholinergic drug Phencynonate and scopolamine on extracellular field evoked potentials and its LTP in the dentate gyrus of hippocampus in urethane-anaesthetized rats. Methods Single pathway recording of evoked field potentials was made from the dentate granule cells of hippocampal hemisphere in response to stimulation of the ipsilateral medial perforant path (MPP). The amplitude of population spike (PS amplitude), was employed to evaluate the effects of drug on the overall changes in cellular responses. Results Phencynonate hydrochloride (0.2-17.4 mg/kg, i.p.) could potentiate basal synaptic transportation by increasing the PS amplitude. Scopolamine butyl bromide (0.3-20 mg/kg, i.p.) could not affect the basal PS amplitude. Phencynonate hydrochloride and scopolamine butyl bromide did not alter either the PS amplitude LTP by conditioned tetanus (60Hz, 30 pulses). Conclusion Anti-cholinergic drug Phencynonate can potentiate the excitability of the cells in dentate gyrus of hippocampus, while scopolamine could not potentiate the excitability in the same test situation.

　　[Key words] Phencynonate; Scopolamine; Dentate gyrus; Evoked potential; LTP

　　抗胆碱药苯环壬酯作为新一代的抗晕动病(motion sickness)的药物，已应用于临床[1]。研究发现，苯环壬酯与东莨菪碱相比，不仅中枢抑制的不良反应轻微，而且有的受试者在疲惫时用药，有兴奋的主观感觉。为了进一步研究苯环壬酯的中枢作用及与东莨菪碱作用的差别，本实验采用刺激麻醉大鼠内侧穿行通路(MPP)，记录海马齿状回(DG)颗粒细胞诱发电位和LTP的实验模型，对苯环壬酯的中枢作用进行了研究。

　　1 材料与方法

　　1.1 实验动物：雄性Wistar大鼠，体重220-240g，由军事医学科学院实验动物中心提供。实验前领养，3d后进行实验。

　　1.2 实验材料与仪器：盐酸苯环壬酯(PH)，北京四环制药厂提供，批号：960130。丁溴东莨菪碱(SB)，购自E.MERCK公司。刺激和记录电极为自制不锈钢针电极[2]、直径0.25mm的针灸针，外表涂绝缘漆，尖端裸露0.01mm;大鼠脑立体定位仪(NARISHIGE JAPAN);微电极放大器(MEZ-8201，NIHON KOHDEN JAPAN);电子刺激器(SEN-3201,日本光电公司);刺激隔离器(SS-201J, 日本光电公司);PcLab生物信号处理系统实施数据采样分析(北京微信斯达科技发展有限责任公司)。

　　1.3 方法

　　1.3.1 动物模型制备： 依照文献[2]，大鼠经腹腔注射乌拉坦(1.0 g/kg)麻醉后，按定位图谱进行定位[3]，手术后，植入记录电极(前囟后7.8mm ，旁开4.0mm，颅面下3.2±0.2mm); 刺激电极(前囟后3.5mm, 旁开2.0mm, 颅面下3.0 ±0.2mm)。电极定位埋植过程的同时，给予刺激(电刺激参数：频率0.1Hz、波宽80(s，强度5-10V)，并记录诱发电位。当记录到特征性群峰电位波形后[2]，将刺激频率定1/60Hz，波宽不变，刺激电压固定在能诱发最大群峰电位峰值刺激电压强度的二分之一(1/2 Max,一般6-8V)，持续给予1.5h刺激，待系统基线恢复稳定后开始实验。

　　1.3.2 供试药品对基础诱发电位的影响： 待系统稳定后，以1/60Hz刺激频率、1/2 Max刺激强度引发的诱发电位为基础诱发电位(basal evoked potential)，记录给药前20min 的基础诱发电位作为标准基线，之后按0.2ml/100g体重给药，分别腹腔注射生理盐水(NS)组及不同剂量的供试药品，继续记录 30-60min 的诱发电位。实施给药前后群峰电位PS峰值幅度值与NS对照组相应各时间点的差别显著性比较，用以判断不同剂量的供试药物对基础突触传递活动的影响。

　　1.4 供试药品对LTP的影响：如前所述记录30min作为药品的起效潜伏期，一过性给予条件刺激(60Hz，60 pulses，80μs波宽， 1/2 Max刺激强度电压)，维持1/60Hz频率、1/2 Max强度给予刺激，记录60min 的诱发电位，记录此60min内群峰电位相对值的变化，比较供试药品与NS对照组对诱发MPP-DG通路LTP的影响差异[2]。

　　1.5 电极尖端位置的确定：实验完毕后，依普鲁士蓝法确定电极位置[4]。

　　1.6 统计学方法：采用单因素方差分析进行各组均数与对照组的比较，并采用Dunnett Multiple Comparisons Test与对照组进行比较，以P<0.05判断差异有统计学意义。结果均采用GraphPad InStat ( Instant Biostatistics Version 3.06 )软件分析。

　　2 结果

　　2.1 盐酸苯环壬酯对麻醉大鼠在体海马齿状回基础突触传递活动的影响：腹腔注射PH 0.2、1.0、2.0、8.7和17.4mg/kg均表现出对PS幅度为指标的基础诱发电位的幅度有增高作用, 在给药后30min观察时间内，PS幅度相对值产生长时间增强现象(Long-lasting potentiation，LLP)其中 4.2mg/kg剂量的PH及6.55mg/kg剂量的SB，在60min时间内对基础诱发电位的影响表明，4.2mg/kg剂量的PH对以PS峰值相对值为指标的基础诱发电位的时间-效应曲线的幅度有促进作用(P<0.05)，即产生长时间增强现象(LLP)。其中10min时间点方差分析结果，P=0.0488，q=2.420，P<0.05。PH剂量组q=2.669，大于2.420，所以P<0.05;SB剂量组q=0.9879，小于2.420，所以P>0.05。15min时间点方差分析结果，P=0.0326，q=2.420，P<0.05。PH剂量组q=2.612，大于2.420，所以P<0.05;SB剂量组q=0.2314，小于2.420，所以P>0.05。20min时间点方差分析结果，P=0.0262，q=2.420，P<0.05。 PH剂量组q=2.706，大于2.420，所以P<0.05;SB剂量组q=0.2269，小于2.420，所以P>0.05。在6.55mg/kg剂量的SB对以PS峰值相对值为观察指标的基础诱发电位没有影响(P>0.05)，见图1(目录后)。

　　2.2 盐酸苯环壬酯对麻醉大鼠在体海马齿状回LTP诱导的影响：0.2、1.0、2.0、8.7和17.4mg/kg PH对近正常生理状况的低频LTP条件刺激所引发的LTP没有影响。

　　2.3 盐酸苯环壬酯对麻醉大鼠在体海马齿状回LTP维持的影响：采用10 串、400Hz 的高频刺激(每串刺激由5个波宽 80μs， 按 400Hz 频率刺激的方波组成， 串间隔为 200ms)引发LTP 30min后，腹腔注射17.4mg/kg PH，继续观察60min。PH对强条件刺激所引发LTP的维持过程没有影响。

　　2.4 东莨菪碱对麻醉大鼠在体海马齿状回基础突触传递活动及LTP的影响：SB(0.3、1.31、6.55、13.1、和20mg/kg)对基础突触活动及高频诱生的PS峰值相对值观察指标的LTP现象均无影响。

　　3 讨论

　　文献报道，中枢海马局部给予拟胆碱药[5]，或电刺激内侧隔区[6]，均可以对在体、以海马锥体细胞诱发电位为观察指标的锥体细胞的兴奋性，产生促进作用。离体实验亦得出相似的结果[7]。所以有学者提出[8]，内源性的ACh或拟胆碱药对海马功能细胞有兴奋作用。然而，用可以促进海马θ脑电波幅的相同剂量的拟胆碱药(iv)，对麻醉动物在体海马CA1区锥体细胞诱发电位为观察指标的锥体细胞兴奋性产生抑制作用[9]。选择性M1-受体激动剂AF102B或非选择性的M-受体激动剂氧化震颤素(oxotremorine)，对以海马CA1诱发电位为观察指标的海马锥体细胞的兴奋性有抑制作用[10]。在离体脑片实验研究中，槟榔碱(arecoline)对海马CA1区的诱发电位PS峰值幅度有抑制作用[11]。显然，从以上结果可以得出，拟胆碱药对中枢神经元的作用存在兴奋和抑制两种表现。

　　本实验结果表明，在整体动物实验中，抗胆碱药苯环壬酯对海马齿状回颗粒细胞有兴奋作用。结合文献报道[9-11]的拟胆碱药可以抑制海马齿状回颗粒细胞的兴奋性，说明胆碱系统药物对中枢的作用，特别是对海马系统结构核团的作用是有一致性可循的。

　　M胆碱受体在海马脑区引发LTP相关突触可塑性研究中的作用，长期存在许多不确定性。Stringer等报道[12]，腹腔注射20mg/kg剂量的东莨菪碱，并不能阻断刺激schaffer侧支诱发 CA1区锥体细胞在体LTP的发生。于此相反[13]，在离体脑片实验模型中刺激相同的部位发现，在给予条件刺激前5min和后15min的时间范围内给与东莨菪碱，可以抑制LTP的诱导，在给予条件刺激后20-40min的时间范围内，东莨菪碱对已经诱导的LTP现象没有影响。阿托品可以抑制Schaffer collateral- CA1通路LTP的诱导，当长时间孵育卡巴胆碱(carbachol)同样可以抑制LTP的诱导[14]。Abe等报道[15]，脑室给予东莨菪碱和M1-受体拮抗剂哌仑西平(pirenzepine)，只可以降低弱条件刺激(60Hz 30pulses)引发的在体大鼠齿状回颗粒细胞LTP的幅度，而对于强条件刺激(100Hz 100plses)所引发的LTP的幅度没有抑制作用。

　　本实验结果得出，苯环壬酯和东莨菪碱对条件刺激引发的以PS幅度为观察指标的LTP现象没有影响;苯环壬酯对已诱发成功的LTP的维持没有影响。所以，本实验结果支持Abe提出了胆碱能系统对海马LTP只起到调节作用，而并非主导决定LTP生成作用的假说[15]。

　　苯环壬酯作为新一代的治疗晕动症的药物，在治疗剂量范围内，其抗M-样副作用的强度和发生频率均低于东莨菪碱 [1]。本项实验结果表明，苯环壬酯对海马齿状回颗粒细胞有兴奋作用，可能是其抗晕动病的治疗剂量范围内思睡等中枢抑制作用轻微的原因。

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