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研究目的:观察运动疲劳后黑质致密区(substantia nigrazona compacta,SNc)多巴胺(dopamine,DA)能神经元的自发电活动变化特征与规律,并通过电刺激、微量注射DA受体拮抗剂以及对DA转运与代谢的研究,揭示黑质(substantia nigra,SN)纹状体(striatum,STR) DA能神经通路对运动疲劳的调控作用及其机制,为进一步完善疲劳的理论提供可靠的实验支持。
研究方法:以清洁型健康雄性SD大鼠作为研究对象,随机分为安静对照组(control group,CG)和运动疲劳组(fatigue group,FG),参照Bedford方法建立大鼠运动疲劳模型。采用玻璃微电极胞外记录法在体观察SNc区DA能神经元的自发放电变化特征;通过刺激前脑内侧束(medial forebrain bundle,MFB)和微量注射多巴胺2型受体(D2 dopamine receptor,D2DR)拮抗剂观察运动疲劳对SN-STR神经通路电活动的影响;同时采用免疫组化方法对运动疲劳后STR多巴胺转运体(dopamine transporter,DAT)和囊泡单胺2型转运体(vesicular monoamine transporter2,VMAT2)的表达变化进行研究。
研究结果:1.运动疲劳后大鼠SNc区DA能神经元自发单放电频率显著降低,神经元出现了不规则单放电,且爆发式放电的比例明显增多;疲劳大鼠SNc区DA能神经元自发放电间隔直方图成正偏态或随机分布(AI<1),平均峰间隔和变异系数值均显著大于CG(P<0.05)。2.运动疲劳后,诱发大鼠STR神经元产生最大兴奋性反应的刺激频率较CG明显增大(P<0.05),抑制性反应单位比例增多,HAL对抑制性反应单位有敏感的阻断作用。3.与CG比较,运动疲劳大鼠STR背外侧和腹外侧区域DAT的阳性细胞数量和积分光密度(integral optical density,IOD)值显著增加(P<0.01),VMAT2的阳性细胞数量和IOD值显著降低(P<0.01)。
研究结论:1.运动疲劳大鼠SNc区DA能神经元电活动出现明显改变,主要特征为兴奋性和活动规律性降低;SNc参与了SN-STR DA能神经通路对运动的调节,也是运动疲劳调控的重要中枢脑区之一。2.运动疲劳后,STR的诱发放电的频率达到最大值的刺激阈强度增加,SNc区的DA能神经系统主要通过D2DR的作用对STR的电活动进行调节,提示SN-STR DA能神经通路参与了运动疲劳的中枢调控作用。3.运动疲劳后,DAT和VMAT2的表达变化参与了SN-STR神经元电活动的机制调节,提示:DA分泌与转运参与了运动中枢疲劳的机制调控。