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1、1下丘脑室旁核组胺 H 3 受体对哮喘大鼠呼吸运动的调节摘要目的: 探讨下丘脑室旁核（PVN）组胺 H 3 受体对哮喘大鼠呼吸运动的影响及其作用机制。 方法:将大鼠随机分为对照组、模型组、假手术组、生理盐水组、PVN 内微量注射特异性组胺 H 3 受体激动剂 R.（）.甲基组胺（ R.（ ）.methylhistamine，R. （ ）.MeHA的 R.（ ）.MeHA 组以及PVN 内微量注射组胺 H 3 受体拮抗剂 thioperamide（Thio）的Thio 组，采用中枢立体定位技术，在 PVN 植入带芯的不锈钢外套管，通过内管恒速注射不同药物。用电生理方法记录膈肌肌电活动;用胸内压法
2、测定气道阻力、肺顺应性。 结果: 与对照组比较，模型组膈肌放电频率增加，膈肌肌电积分幅值下降，气道阻力增加，肺顺应性降低（均为 P0.01） 。与生理盐水组比较， R.（）.MeHA 组膈肌放电频率下降（P0.01 ） ，膈肌肌电积分幅值增加（P0.05） ，气道阻力降低（ P0.01） ，肺顺应性改善（P0.01）;Thio 可阻断上述效应，差异均有统计学意义。 结论: PVN 内组胺 H 3 受体参与呼吸运动的调节，特异性激动组胺 H 3 受体能改善哮喘大鼠的肺功能。 关键词 组胺 H 3 受体;呼吸; 下丘脑室旁核;哮喘; 大鼠支气管哮喘（简称哮喘）是一种气道慢性变应性炎症性疾病，2临床
3、表现为反复发生喘息、呼吸困难，以可逆性气道阻力增加为基本特征。组胺是哺乳动物体内分布广、作用强的生物活性胺类。在脑内，组胺作为一种重要的中枢神经递质参与调控正常动物的呼吸功能活动1 。本实验小组前期研究发现，哮喘急性发作时，中枢组胺含量明显升高，以下丘脑最为明显，提示下丘脑组胺增多与哮喘发作关系密切2 。组胺 H 3 受体是一类对呼吸功能活动具有重要调节作用的受体体系，组胺本身的合成与释放受分布于组胺能神经元胞体和神经末梢的组胺自身 H 3 受体的负反馈调控3 。现代研究发现，下丘脑室旁核（hypothalamic paraventricular nuclei，PVN）内分布有大量的组胺能神经
4、元和 H 3 受体4 。PVN 内组胺是否通过 H 3 受体参与调节哮喘时的呼吸功能呢? 有关这方面的研究目前未见报道。因此本实验拟通过 PVN 内微量给药，观察激动或阻断组胺 H 3 受体对哮喘大鼠呼吸运动的影响，旨在初步探讨 PVN 内 H 3 受体水平与哮喘发病之间的关系。1 材料与方法 1.1 试剂与器材组胺 H 3 受体激动剂 R.（ ）.甲基组胺（R. （）.methylhistamine，R. （ ）.MeHA和组胺 H 3 受体拮抗剂thioperamide（Thio）均购自 Sigma 公司，微量注射器 WZ.50 购3自原浙江医科大学医学仪器厂，呼吸流量换能器、MacLab
5、.4s AD Instruments 和 Chart v3.6.4 软件均购自澳大利亚 AD Instruments Pty Ltd 公司，Power Macin-tosh6100.66 计算机购自美国 Apple Computer Inc 公司。1.2 动物成年雄性 SD 大鼠，体重 250300g，购自东南大学实验动物中心，在安静、温暖（1825） 、避强光、明暗周期为 10.14h的实验室预饲养 3d 后供实验使用。1.3 方法1.3.1 造模方法和分组 哮喘模型参照文献5 方法进行，即实验第 1 天每只大鼠腹腔注射卵蛋白（ ovalbu-min，OA ）10mg、氢氧化铝 100mg、
6、灭活百日咳杆菌疫苗（上海生物制品研究所）510 9 共 1ml 致敏，第 3 天再次注射上述抗原液 1ml 以强化。2 周后用 1%OA 生理盐水溶液（23mlmin -1 ，颗粒直径5m）雾化吸入， 1 次d -1 ，连续 3d。大鼠出现烦躁不安、呼吸急促、呼吸困难、喘息、腹肌明显收缩等哮喘症状为造模成功。致敏大鼠随机分为模型组、假手术组、生理盐水组、R. （）.MeHA 组和 Thio 组。对照组:正常大鼠腹腔注射生理4盐水 1ml，第 3 天再注射生理盐水 1ml，2 周后同法雾化吸入生理盐水。1.3.2 PVN 中枢立体定位术和核团微量注射 大鼠在戊巴比妥钠 3040mgkg -1 腹
7、腔注射麻醉下，固定于脑立体定位仪上，每组半数大鼠定位左侧 PVN，另半数定位右侧 PVN。按照 George Paxinos and Charles Wat-son 图谱，植入带芯的外径0.4mm 的不锈钢外套管。以前囟为零点定位 PVN，坐标为:AP-1.8mm（前囟后） ，LR0.2mm，H-7.9mm（颅骨下） 。R.（ ）.MeHA 组和 Thio 组:PVN 内分别微量注射 R.（）.MeHA2g 和 Thio5g，给药体积均为 1l，用恒速推进器以1lmin -1 速度恒速注射，注药后留管 20min。假手术组:PVN 埋管，但不注射药物。生理盐水组:PVN 微量注射 1l 生理盐
8、水。1.3.3 实验步骤及数据采集 麻醉同上，大鼠背位固定。行气管插管，连接呼吸流量换能器测定潮气量（tidal volume，V T ） 。将食管作横向切口，插入头端有 4 个侧孔的注水导管，连接压力换能器供测定食管内压（intrapleural pressure，IPP）以代替胸内压（thoracic pres-sure，P th ） 。正中切开上腹部皮肤，分离出剑突5及膈肌片，将双铂金引导电极插入膈肌片内引导膈肌肌电活动并经前置放大器将信号放大。呼吸流量、食管内压和膈肌肌电 3 种信号经 PowerLab.400 生物信号采集系统 A.D 转换后接入 Power Macintosh610
9、0.66 计算机。待呼吸稳定后先连续记录 30min，注药后再连续记录 30min。实验结束后用相同给药法在原点注射等体积美蓝，主动脉灌注后取脑制备冰冻切片（片厚 40m） ，查找注射点，对照大鼠脑立体定位图谱确定注射部位是否准确。定位不准者，数据不纳入统计。1.3.4 实验结果分析 将采集到的膈肌肌电活动信号、流率（V） 、 V T 、和 P th 用 Chart v3.6.4 软件自动计算，得到以下指标: （1）膈肌肌电活动，包括膈肌放电频率（ frequency of diaphragmatic electric activity）和膈肌放电积分幅值（integrated diaphra
10、gmatic electric activity，IDEA，相当于 V T 6 ） ;（2）呼吸功能，包括呼气时程 .吸 气时程（expiration time.inspiration time，T E .T I ） 、气道阻力（airway resistance，R AW ） 、肺顺应性（lung compliance，C L ） 。1.4 统计学处理6数据均以xs 表示，两组间比较用 students t 检验，P0.05 为有统计学意义。 2 结果2.1 哮喘大鼠 PVN 微量注射 R.（）.MeHA 或 Thio 对膈肌肌电的影响与对照组比较，模型组大鼠 OA 激发哮喘发作后，膈肌放电
11、频率增强（P0.01 ） ，IDEA 减小（P0.01） 。假手术组和生理盐水组膈肌肌电活动与模型组比较，差异无统计学意义。R.（）.MeHA 组与生理盐水组比较，膈肌放电频率显著下降（P0.01） ，IDEA 增大（ P0.05） 。Thio 组则上述效应被阻断，与 R.（）.Me-HA 组比较，差异有显著性。见表 1。表 1 PVN 微量注射 R.（）.MeHA 或 Thio 对哮喘大鼠膈肌肌电的影响（略）Tab1 Effects of microinjection R.（）.MeHA or Thio into PVN on diaphragmatic electric activity
12、in rats with asthma与对照组比较，1 ）P0.01;与生理盐水组比较，2）7P0.01，3）P0.05;与 R.（）.MeHA 组比较，4）P0.012.2 哮喘大鼠 PVN 微量注射 R.（）.MeHA 或 Thio 对肺功能的影响与对照组比较，模型组大鼠 OA 激发哮喘发作后， T E .T I 及气道阻力明显增加，肺顺应性显著下降（均为 P0.01） 。假手术组和生理盐水组肺功能情况与模型组比较，差异无统计学意义。R.（）.MeHA 组与生理盐水组比较，T E .T I 及气道阻力显著下降，肺顺应性增加（均为 P0.01） 。Thio 组则上述效应被阻断，与 R.（ ）
13、.MeHA 组比较，差异有显著意义。见表 2。表 2 PVN 微量注射 R.（）.MeHA 或 Thio 对哮喘大鼠肺功能的影响（略）Tab2 Effect of microinjection R.（）.MeHA or Thio into PVN on pulmonary function in rats with asthma与对照组比较，1 ）P0.01;与生理盐水组比较，2）P0.01，3）P0.05;与 R.（）.MeHA 组比较，4）P0.018注:1cmH 2 O=0.098kPa3 讨论组胺 H 3 受体是 1983 年发现的一种组胺受体新亚型，在脑内分布极为广泛，几乎存在于所有
14、的脑区。它不仅作为组胺能神经的突触前自身受体，负反馈调节组胺的合成、释放和代谢，而且也以异身受体的方式存在于其它神经元的末梢，如胆碱（Ach）能神经、5.羟色胺（5-HT）能和去甲肾上腺（NE）能神经末梢上，负反馈调节脑内 Ach、5.HT 和 NE 的释放1 。中枢组胺能神经系统通过这一机制参与调节中枢神经系统的功能，而中枢神经系统功能的变化对哮喘大鼠呼吸功能有着显著的影响7 ，提示中枢组胺能神经系统可能与哮喘的发病关系密切。本实验在中枢给予 H 3 受体激动剂或拮抗剂从正反两方面观察 H 3 受体对哮喘大鼠呼吸功能的调节作用。PVN 是下丘脑前区最显著的核团之一，参与呼吸活动的调节。形态学
15、研究表明，PVN 内有大量的组胺能神经元，可直接投射到背侧呼吸组的孤束核1 。而孤束腹外侧核是基本呼吸中枢之一。呼吸浅快、V T 下降、呼气时间相对延长是哮喘急性发作的典型特征，在膈肌肌电图上表现为放电频率增加、积分幅值下降及 T E .T I 9值增高。本实验观察到在 PVN 内微量注射 R.（）.MeHA 后，哮喘大鼠膈肌放电频率减少（P0.01 ） ，积分幅值增加（P0.05） ，T E .T I 降低，此作用可被 Thio 特异性地阻断。这说明组胺 H 3 受体参与哮喘状态下呼吸活动的中枢调控，相对延长吸气时间，增加 V T ，呼吸呈深慢型。本实验小组前期研究发现，侧脑室给予 Thio
16、 能够明显降低哮喘豚鼠下丘脑组胺的含量2 ，推测组胺 H 3 受体参与调节呼吸运动的中枢机制可能与其负反馈地抑制 PVN 内组胺的合成和释放，调节 PVN 内组胺能神经元活性，从而影响支配孤束核内的呼吸相关神经元，产生吸气易化作用，进而改变呼吸节律有关。气道阻力主要是指气体通过呼吸道遇到的摩擦阻力，它以单位时间流量所需的压差来表示，即 cmH 2 Oml -1 s -1 。气道阻力与气体的黏度及管道的长度成正比，而和管腔半径的四次方成反比。所以在哮喘发作支气管收缩时，气道阻力大大增加。本实验证明，在哮喘发作时，大鼠气道阻力明显高于对照组（P0.01 ） 。R.（）.MeHA 组低于生理盐水组（P0.01） ，说明 PVN 内给予 R.（）.MeHA 可以降低哮喘大鼠气道阻力。肺的顺应性又称肺的应
