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气道副交感节前神经元(airway-related vagal preganglionic neurons, AVPNs)主要分布于疑核致密部、疑核外侧部及迷走神经背核。以往研究发现,位于疑核致密部的AVPNs发出喉神经,调节机体的呼吸及发声；位于迷走神经背核内的AVPNs主要调节气道粘膜的腺体分泌；而位于疑核外侧部的AVPNs与气道平滑肌的收缩密切相关。疑核外侧部的AVPNs分为吸气激活性气道副交感节前神经元(inspiratory-activated airway-related vagal preganglionic neurons, IA-AVPNs)及吸气抑制性气道副交感节前神经元(inspiratory-inhibitted airway-related vagal preganglionic neurons, Ⅱ-AVPNs)。AVPNs接受兴奋性的谷氨酸能及抑制性的GABA能、甘氨酸能神经支配,接受去甲肾上腺素、乙酰胆碱、5-羟色胺(5-HT)等神经递质或神经调质的调节。AVPNs接受TRH神经纤维的支配,向疑核内微注射TRH引起气道平滑肌先舒张后收缩,提示TRH对AVPNs具有调控作用。然而,目前就IA-AVPNs与Ⅱ-AVPNs是否具有类似的中枢分布及电生理学特性,以及在突触水平,TRH对IA-AVPNs及Ⅱ-AVPNs是否具有相同的调控作用及机制,尚未完全明确。因此,本文应用逆行荧光示踪技术及膜片钳技术,以2-6天SD大鼠为研究对象,研究AVPNs的中枢分布、电生理学特性和TRH对AVPNs的突触调控及机制,揭示临床常见病如支气管哮喘、阻塞性睡眠呼吸暂停、慢性阻塞性肺疾病的中枢发病机制。实验结果及结论如下：-. AVPNs的电生理学特性及TRH对Ⅱ-AVPNs的调控及机制1. AVPNs的中枢分布及电生理学特性研究应用逆行荧光示踪技术,我们研究发现IA-AVPNs与Ⅱ-AVPNs具有不同的中枢分布。在标记的129个神经元中,64.3%为IA-AVPNs,其中,85.6%的IA-AVPNs位于疑核腹外侧区,14.4%的IA-AVPNs位于疑核腹侧及腹内侧区；35.7%的标记神经元为Ⅱ-AVPNs,其中,89.1%的Ⅱ-AVPNs位于疑核腹侧及腹内侧区,10.9%的Ⅱ-AVPNs位于疑核腹外侧区。吸气时,IA-AVPNs兴奋性的谷氨酸能突触后电流(glutamatergic excitatory postsynaptic currents, EPSCs)明显增多,Ⅱ-AVPNs抑制性的甘氨酸能突触后电流(glyergic inhibitory postsynaptic current, IPSCs)明显增多。在电流钳记录模式下,Ⅱ-AVPNs具有较高的静息膜电位、较低的阈电位,较小的刺激电流即可引起Ⅱ-AVPNs的兴奋。IA-AVPNs的后超极化由低电导钙离子激活的钾电流(small-conductance Ca2+-activated potassium, SKca)所介导,Ⅱ-AVPNs的后超极化由高电导钙离子激活的钾电流(large-conductance Ca2+-activated potassium, LKca)所介导。在电压钳记录模式下,去极化电压诱导IA-AVPNs及II-AVPNs产生河豚毒素(TTX)敏感的钠电流、瞬时钾电流及长时程钾电流。其中,钠电流的幅度不随钳制电压的改变而改变；IA-AVPNs和II-AVPNs的瞬时钾电流均对4-AP敏感。在钳制电压为-20mv至+30mv时,IA-AVPNs的长时程钾电流被4-AP阻断,而II-AVPNs的长时程钾电流对4-AP不敏感。以上结果提示IA-AVPNs及II-AVPNs具有不同的解剖学分布,表达不同的离子通道。2.TRH对II-AVPNs的调控及机制100nM的TRH显著增加舌下神经根放电的频率及幅度；在钳制电压为-80mv时,TRH引起II-AVPNs紧张性的兴奋性内向电流,幅度为50.1±7.4pA；在TTX存在时,TRH所引起的内向电流的幅度为32.1±4.7pA,提示此内向电流可能部分由电压门控性钠通道的开放所引起。在钳制电压为-80mv时,TRH对自发性兴奋性突触后电流(spontaneous excitatory postsynaptic currents, sEPSCs)及微小兴奋性突触后电流(miniature excitatory postsynaptic currents, mEPSCs)均无影响。在钳制电压为-50mv时,我们记录到II-AVPNs自发性及相位性抑制性的突触后电流(inhibitory postsynaptic currents, IPSCs)。本实验证实吸气间期大部分IPSCs为甘氨酸能突触后电流,吸气期相位性的IPSCs均为甘氨酸能突触后电流。TRH对吸气间期自发性甘氨酸能突触后电流无明显作用,却显著抑制吸气期相位性甘氨酸能突触后电流的幅度及面积。在电流钳记录模式下,TRH引起II-AVPNs的去极化、增加了吸气间期II-AVPNs的放电频率。以上结果提示,TRH通过突触后机制引起兴奋性内向电流、通过突触前机制抑制吸气期甘氨酸能突触后电流,兴奋II-AVPNs.二.TRH对IA-AVPNs的调控及机制在电压钳记录模式下,100nM的TRH引起IA-AVPNs兴奋性的内向电流、增强了IA-AVPNs兴奋性的突触传入、诱导IA-AVPNs产生电振荡。IA-AVPNs兴奋性内向电流及电振荡的产生不依赖于其化学性突触传入；100gM的CBX不能阻断TRH所引起的兴奋性内向电流及紧张性sEPSCs的增加,却阻断了电振荡的产生；电压门控性钠通道及持续性钠通道阻滞剂TTX(1μM)、持续性钠通道阻滞剂黎芦碱(20gM)、非选择性电压依赖性钙离子通道阻滞剂氯化镉(CdCl2,200μM)均部分阻断了兴奋性内向电流及电振荡的产生。在电压钳记录模式下,TRH引起IA-AVPNs的去极化及连续性的电振荡放电。这些结果表明TRH在突触前通过增强兴奋性的突触传入、在突触后通过引起兴奋性的内向电流及电突触介导的电振荡兴奋IA-AVPNs。