黑质与迷走神经背核的神经通路构成及其在帕金森鼠胃轻瘫中的作用

Almost all the patients with Parkinson's disease (PD) have experienced gastrointestinal dysfunctions, such as: gastroesophageal reflux, gastroparesis, and/or constipation, etc. These symptoms often preceded the typical movement disorders of PD for many years, but the mechanism is unknown. As an important parasympathetic nucleus, the dorsal motor nucleus of vagus (DMV) involves the regulation of the gastric motility. Except substantia nigra (SN), the pathologic changes like Lewy body were also found in the DMV of PD patients. We previous have demonstrated that decreased choline acetyltransferase and enhanced tyrosine hydroxylase expression in the DMV and impaired gastric motility were exhibited in the rat with SN dopaminergic neurons damaged by 6-OHDA. We speculate that the damage of SN dopaminergic neurons may impact DMV function directly or indirectly through the relay nuclei, then influence the gastric motility via the vagus nerves. The present study aims to explore the direct or indirect neural pathways between the SN and DMV by using the anterograde and retrograde tracing technology combined with immunofluorescence double, triple-lable methods, investigate the type of the pathways through immunochemical and immunoelectron microscopy, and futher demonstrate the morphology and function of the pathway(s) via PD model prepration and detection of gastric motility. The study may provide theoretical and experimental evidences for the mechanism underlying the gastroparesis in the PD patients.

帕金森病（PD）患者常表现有胃肠功能紊乱如：胃轻瘫、便秘。这些症状往往先于PD 典型的躯体运动障碍很多年。迷走神经背核（DMV）是调节胃肠动力的重要植物神经核团。PD患者除黑质（SN）外，DMV中常发现有路易小体等退行性变。我们发现用6-OHDA 损毁SN多巴胺能神经元后，大鼠DMV中酪氨酸羟化酶含量显著增多、胆碱乙酰转移酶明显减少，同时大鼠表现有明显的胃轻瘫。然而，SN与DMV之间是否存在纤维联系未见报道。我们推测：SN多巴胺能神经元损伤可能直接或通过中继核团（如下丘脑、蓝斑等）间接影响DMV神经元的功能, 进而经迷走神经影响胃动力。本项目拟通过顺/逆行神经追踪技术深入研究SN与DMV之间的通路联系，采用免疫双标和免疫电镜确定通路/突触性质，并通过PD模型、核团损毁、胃动力检测等进一步研究该通路对帕金森大鼠胃动力的影响，验证形态学结果，为PD 病人胃轻瘫的发生机制提供理论和实验依据。

1. 多巴胺受体（DR）在大鼠迷走神经背核（DMV）上广泛表达：应用激光扫描共聚焦显微镜结合免疫荧光双标记技术，发现DR在大鼠DMV大量表达，共定位实验清晰表明几乎所有的胆碱能和（或）儿茶酚氨能神经元上都有DR的表达(D1和D2)，提示DR可能在黑质(SN)对DMV的调控中起到重要作用。这是大鼠DMV多巴胺受体表达分布的第一手证据，为后续神经通路的研究提供了有力支撑。.2. SN与DMV之间没有直接通路：应用神经顺行和逆行追踪技术联合脑立体定位技术，研究大鼠的SN与DMV之间的神经通路，结果显示DMV不接受SN的直接支配，SN与DMV之间不存在直接的投射关系；SN可能通过下丘脑的室旁核（PVN）和（或）外侧核（LH）以及脑干的蓝斑（LC）间接影响DMV。本实验首次明确了SN和DMV之间的纤维投射关系，为后续研究神经通路性质打下了良好基础。.3. DR可能介导DMV运动神经元对胃动力的调控：应用神经逆行追踪技术和免疫荧光多重标记技术，发现投射到胃的DMV运动神经元上也表达大量DR，且在这些神经元周围有许多TH阳性神经纤维环绕。利用6-OHDA损毁大鼠SN的多巴胺能神经元后，进一步观察到模型鼠DMV的D1表达下降，D2表达升高，提示SN对DMV运动神经元的影响可能是经由DR介导的。.4. 新证据进一步提示SN可能调控DMV活性：脂多糖（LPS）能激活小胶质细胞，后者释放炎性因子和细胞毒性因子，进而导致多巴胺能神经元退行性变。为了寻找更多的证据表明SN可以影响DMV和胃动力，我们利用LPS损毁SN多巴胺能神经元，建立LPS诱导的帕金森大鼠模型。结果显示：模型鼠黑质区域多巴胺生神经元显著减少，同时DMV的儿茶酚胺能神经元标记物酪氨酸羟化酶(TH)表达明显升高，但是胆碱能神经元标记物乙酰胆碱酯酶(ChAT)表达显著减少，且伴随明显的胃动力下降。该结论进一步支持了SN—DMV的神经通路假说。.5. DR在舌下神经核（HN）上的表达：位于DMV腹侧的HN上也有大量的DR表达，且运动神经元与DR共存，周围有大量TH阳性纤维包绕。在PD大鼠，HN的D1和ChAT含量明显减少，但D2和TH含量显著增高。提示多巴胺可能通过HN上的DR介导胆碱能神经元的运动活性，调控舌肌运动。DMV和HN在PD时的变化趋势是相似的，进一步提示SN具有调控DMV活性的潜能。