论文摘要
呼吸运动是一种节律性的活动,受呼吸中枢的调节。脑内pH和CO2的变化通过中枢化学感受器（central chemoreceptors,CRCs）调节脑干呼吸中枢的兴奋性,其在快速调节机体酸碱平衡以及内环境稳定的过程中发挥着重要作用。CO2是随时参与呼吸调节的最有效的自然化学刺激。在脑内CO2是通过与H2O反应释放出的H+发挥作用,当脑脊液中[H+]升高时,分布于低位脑干的中枢化学感受器感受[H+]的变化,通过呼吸中枢对呼吸运动产生调节作用,从而维持机体内环境的稳态。近年发现的两孔道K+通道TASK-1,即酸敏感的背景钾通道,就是一种对生理状态下细胞外液pH值变化敏感,且在静息状态下开放—整流的K+通道。pH值升高时激活该通道,K+外流增加,降低细胞的兴奋性;pH值降低时,该通道关闭,K+外流减少,提高细胞的兴奋性。因此,我们推测TASK-1可能存在于呼吸中枢和/或中枢化学感受器,当细胞外H+或CO2增加时,可通过作用于该通道而增加呼吸相关神经元的兴奋性,使呼吸活动增强。本实验旨在观察TASK-1在大鼠低位脑干的表达及其对中枢化学性呼吸的调节,探讨TASK-1对中枢性呼吸的调控作用。一、TASK-1 mRNA在大鼠低位脑干神经元上的表达及高CO2刺激对其表达的影响目的:观察TASK-1 mRNA在大鼠脑干呼吸相关神经元上的表达及高CO2刺激对TASK-1 mRNA表达的影响,初步探讨其在生理及病理情况下对呼吸调节的可能作用,为进一步探索TASK-1参与中枢性呼吸调节运动提供可靠的形态学依据。方法:用原位杂交方法检测正常大鼠及吸入高CO2（8%CO2+21%O2+71% N2）气体的大鼠脑干呼吸相关核团TASK-1 mRNA的表达。通过测定高CO2刺激后面神经核团的平均TASK-1 mRNA阳性神经元数及阳性细胞的平均灰度值,比较分析高CO2刺激对TASK-1 mRNA表达量的影响。结果:TASK-1 mRNA存在于大鼠脑干多个核团,包括延髓腹侧巨细胞网状核、面神经核、疑核和前包钦格复合体。与吸入空气组相比,高CO2吸入30分钟组面神经核TASK-1 mRNA的阳性神经元数明显增加（P<0.01）,阳性神经元的灰度值显著降低（P<0.05）;高CO2吸入60分钟组与吸入空气组的TASK-1mRNA的阳性神经元数和阳性神经元的灰度值相比,亦有此显著变化（P<0.01和P<0.05）;而高CO2吸入30分钟组与60分钟组之间,阳性神经元数和阳性神经元的灰度值比较,差异均无显著性（P>0.05）。结论:根据TASK-1 mRNA在脑干的解剖学分布,提示我们,它可能以某种形式参与了中枢性呼吸调控的过程。我们还观察到,在高CO2刺激情况下,面神经核神经元TASK-1 mRNA表达上调,说明TASK-1通道可能参与H+/CO2的变化对中枢化学感受器的刺激作用,从而参与了呼吸发生的过程。此外,脑干多个与呼吸活动相关核团的神经元,能够接受脑脊液中酸碱度变化的刺激,来调节该通道的表达,从而发挥其对不同状态下呼吸的调节作用。二、TASK-1通道对呼吸运动的影响目的:为了进一步研究TASK-1通道是否参与呼吸运动的调节,我们以整体动物为实验对象,观察阻断TASK-1通道后,各项呼吸指标的变化。方法:侧脑室给予TASK-1通道的阻断剂AEA（anandamide）,以膈肌放电为指标,动态观察大鼠呼吸活动的变化。采用方差分析法,比较分析阻断TASK-1通道后,吸气时程、呼气时程、呼吸频率和吸气幅度的变化。结果:侧脑室注射生理盐水组和侧脑室给予相同容量的无水乙醇组,在注射后35min内,与注射前相比各项呼吸的监测指标虽有变化,但差异无显著性（P>0.05）,从而可以排除机械刺激、容积的刺激以及相同计量无水乙醇对呼吸的影响。在阻断剂组大鼠,注射药物10min后与注射前相比,明显提高了大鼠呼吸中枢的兴奋性,表现为吸气和呼气时程均缩短（p<0.01）,呼吸频率增快（p<0.01）,而吸气幅度（Amp）从T5开始有增加趋势,但差异不显著（P>0.05）。注射阻断剂组与无水乙醇组比较,在注射10分钟后,吸气和呼气时程亦显著缩短（P<0.01）,呼吸频率加快亦的程度增加（P<0.01）。结论:以上结果推测,侧脑室给予TASK-1阻断剂AEA后,TASK-1 mRNA阳性表达神经元（如前包钦格复合体、面神经核、疑核等神经元）上的该通道被阻断,K+外流减少使细胞产生去极化,从而提高了神经元的兴奋性,通过呼吸中枢使呼吸运动增强。