丘脑底核(subthalamic nucleus,STN)是基底神经节间接环路重要的中继核团,基底神经节功能活动的改变与帕金森病直接相关。临床上常采用深部脑电刺激的方法作为治疗帕金森病的有效手段,其作用靶点是丘脑底核。深脑刺激可调节丘脑底核神经元放电频率和模式,从而改善帕金森病的运动症状。Orexin是由外侧下丘脑一组特定的神经元产生的神经肽,在中枢神经系统运动相关区域(如基底神经节)有广泛分布。已有形态学研究证实丘脑底核接受下丘脑orexin能纤维支配并表达orexin-1和orexin-2受体。目的:本实验以健康雄性Wistar大鼠为研究对象,探究orexin-A及选择性orexin-1受体阻断剂SB-334867和orexin-B及orexin-2受体阻断剂TCS-OX2-29对丘脑底核神经元自发放电频率和放电模式的影响,以此来明确外源性和内源性orexins在丘脑底核如何通过orexin受体发挥作用,并观察orexins在丘脑底核对大鼠运动活动的调控。方法:应用多管微电极在体电生理细胞外记录方法观察orexins对丘脑底核神经元自发放电频率,以及放电模式包括自发放电间隔(inter-spike interval,ISI)的变异系数(co-efficient of variance,CV)与法诺因子(fano factor,FF)的影响。采用提升躯体摇摆实验(elevated body swing test,EBST)观察丘脑底核微量注射orexins及其受体阻断剂后大鼠运动活动的改变。结果:1.多管微电极在体细胞外电生理实验共记录到109个大鼠丘脑底核神经元自发放电,放电频率范围为0.18~16.22 Hz,基础放电频率平均为6.88±0.30 Hz。根据自发放电间隔直方图及自相关图将这些神经元分为3类,其中35个呈规则放电(32.11%),49个呈不规则放电(44.95%),25个呈簇状放电(22.94%)。2.在记录到的25个丘脑底核神经元,微压力注射orexin-A使其中16个神经元自发放电频率平均升高79.71±12.86%,与生理盐水对照组比较,orexin-A的兴奋效应显著(Z=-4.342,P=0.000)。另外9个神经元的自发放电平均变化8.56±2.79%,加药前后神经元自发放电频率差异不显著(t=-1.876,P=0.097)。3.在记录到的16个丘脑底核神经元,微压力注射SB-334867使其中7个神经元的自发放电频率明显降低45.27±3.18%,与无菌生理盐水对照组相比,SB-334867的降低效应显著(Z=-3.000,P=0.003)。另外9个神经元在加药前后自发放电频率无显著差异(t=2.187,P=0.060)。4.在记录到的24个丘脑底核神经元,只有5个神经元在联合微压力注射orexin-A和SB-334867后放电频率明显升高29.62±3.93%(t=-5.636,P=0.005);另外19个神经元联合给予orexin-A和SB-334867放电频率无明显改变(5.59±2.92%),加药前后差异不显著(t=-1.784,P=0.091)。卡方检验分析显示,联合给予SB-334867和orexin-A有反应神经元的百分数(20.83%)较单独给予orexin-A神经元反应的百分数(64.00%)明显降低(χ2=9.317,d.f.=1,P=0.002),提示SB-334867可以阻断orexin-A的兴奋效应。联合给予SB-334867和orexin-A神经元加药前后放电频率变化的百分数(10.60±3.16%)较单独给予orexin-A(54.10±10.76%)明显降低(Z=-3.64,P=0.000),提示orexin-A主要通过orexin-1受体兴奋丘脑底核神经元。5.在记录到的21个丘脑底核神经元,其中17个神经元在微压力注射orexin-B后自发放电频率平均升高71.80±15.22%,与生理盐水对照组比较,orexin-B的兴奋效应显著(Z=-4.777,P=0.000)。且orexin-B对丘脑底核神经元的兴奋效应与神经元基础放电频率呈中等负相关(r=-0.679,P=0.007)。另外4个神经元的自发放电频率在加药前后差异不显著(t=-2.496,P=0.088)。6.在记录到的16个神经元,微压力注射TCS-OX2-29后使其中10个神经元自发放电频率显著降低47.42±7.32%,与生理盐水对照组比较,TCS-OX2-29降低效应显著(Z=-3.78,P=0.000)。另外6个神经元自发放电频率虽有下降趋势,但加药前后差异不显著(t=1.387,P=0.224)。7.在记录到的7个丘脑底核神经元,联合微压力注射orexin-B和TCS-OX2-29使全部7个神经元加药前后放电频率变化百分数平均升高6.79±4.86%,与单独给予orexin-B引起的兴奋效应比较差异显著(Z=-3.263,P=0.001)。提示orexin-B通过orexin-2受体发挥效应。8.在EBST实验中,各组大鼠丘脑底核微量注射不同药物引起的运动行为明显不同(F=16.919,P=0.000)。微量注射orexin-A主要使大鼠呈现对侧摇摆(q=10.54,P=0.000),SB-334867主要呈现同侧摇摆(q=8.614,P=0.000);微量注射orexin-B主要呈现对侧摇摆(q=7.029,P=0.000),TCS-OX2-29主要呈现同侧摇摆(q=8.565,P=0.000)。结论:我们的电生理实验结果显示,外源性orexin-A和orexin-B分别通过orexin-1受体和orexin-2受体兴奋丘脑底核神经元。内源性orexins可以通过orexin-1受体和orexin-2受体兴奋丘脑底核神经元。大鼠丘脑底核orexins递质系统参与清醒动物运动活动的调控。本实验为进一步研究丘脑底核orexins递质系统对帕金森病的调控提供了一定的理论和实验依据。