一、前 言
臂旁外侧核(LPB)是皮肤温度信号上传通路的重要中继站，在维持体温稳定的前馈体温调节中具有重要作用。皮肤冷、热刺激分别引起LPB亚核LPBel和LPBd神经元放电频率加快，但LPB除了接受这些皮肤温度信号外，是否还存在感受局部脑温变化的温度敏感神经元？如果有，这些温敏神经元的温度敏感性如何形成？中枢发热介质前列腺素E2(PGE2)对其放电活动又有何影响？以上问题均不清楚。故本项目首先采用红外可视脑片膜片钳技术研究LPB神经元的温度敏感性及其温敏形成机制；然后采用分子生物学和电生理学的方法分别观察LPB局部PGE2的合成以及PGE2对LPB温敏神经元的放电频率和温度敏感性的影响。
二、主要研究成果
1. 大鼠离体LPB神经元的温度敏感性
采用红外可视脑片膜片钳技术，在大鼠LPB参与前馈体温调节的三个亚核（LPBel，LPBc和LPBd）均记录到对局部脑温变化敏感的热敏和冷敏神经元（图1），在92个自发放电LPB神经元中，27%是热敏神经元，10%是冷敏神经元，其余63%是温度不敏感神经元。LPB热敏神经元的放电频率明显快于温度不敏感神经元（图2）。LPB热敏性与视前区和脊髓相似，大部分（65%）热敏神经元在整个温度测试范围内显示为线性的温度反应（图3A），而其他的神经元只在很小的温度范围内才具有温度敏感性（图3B）。但LPB冷敏性不同于POA，大部分（87%）冷敏神经元的放电频率在一个很小的温度范围内发生急剧的变化，部分冷敏神经元在温度升至37°C左右时放电突然停止（图4）。见：Xue YW, Yang YL, Zhang J, et al. Neurosci Lett, 2016。
图1 温度对LPB不同类型神经元放电活动的影响
图 2 LPB热敏（WSN）、冷敏（CSN）、中斜率温度不敏感（MS-TIN）和低斜率温度不敏感神经元（LS-TIN）的自发放电频率比较
图3 温度对LPB热敏神经元放电频率的影响
图4 温度对LPB冷敏神经元放电频率的影响
2. 大鼠LPB温度敏感神经元的温敏机制
LPB热敏神经元的热敏机制与去极化前电位的热敏特性有关（图5），而冷敏形成的主要机制与膜电位的冷敏特性有关（图6）。
图5 升温加快LPB热敏神经元去极化前电位上升速率（A），缩短放电间期（B），增加放电频率，但对LPB冷敏和温度不敏感神经元前电位上升速率无明显影响。
图6 升温加快LPB热敏神经元放电频率（A），但对膜电位无明显影响（B）；升温引起LPB冷敏神经元放电频率减慢，甚至放电停止（C），其机制与膜电位发生超极化有关（D）。
3. 脂多糖致发热时LPB局部能够合成PGE2
采用实时荧光定量PCR技术检测到腹腔注射脂多糖（LPS）1小时、2小时、4小时和6小时组，与对照组比较，LPB的COX-2（PGE2合成的限速酶，图7）及mPGES1（PGE2合成的终端酶，图8） mRNA相对表达量均明显增加。
图7 大鼠LPB的COX-2 mRNA相对表达量(2-△Ct)
图8 大鼠LPB的mPGES1 mRNA相对表达量(2-△Ct)
4. PGE2对LPB神经元放电频率的影响
PGE2引起LPB热敏、中斜率和低斜率温度不敏感三类神经元的放电频率增加（图9-10）；PGE2对LPB三类神经元放电频率的影响无明显差异（图11），但PGE2增加LPBel神经元放电频率的效应明显强于LPBd神经元（图12）。
图9 灌流PGE2对LPB热敏（WSN）、中斜率温度不敏感（MS-TIN）和低斜率温度不敏感神经元（LS-TIN）放电频率的影响
图10 每个LPB神经元灌流PGE2前后放电频率变化百分率
图11 PGE2对LPB三类神经元放电频率影响的比较
图12 PGE2对LPB不同亚核神经元放电频率影响的比较
5. PGE2对LPB神经元温度敏感性的影响
PGE2使热敏和温度不敏感神经元的温敏系数均增加（图13），部分中斜率（38.89%）和低斜率（10%）温度不敏感神经元在灌流PGE2后变成了热敏神经元（图14）；PGE2增加LPB低斜率温度不敏感神经元温敏系数的作用明显强于热敏神经元（图15）；但PGE2对LPB三个亚核神经元温敏系数的影响无明显差异（图16）。
Ⅰ Ⅱ
图13 PGE2对LPB热敏（Ⅰ）和温度不敏感（Ⅱ）神经元温度敏感性的影响
图14 PGE2对记录的41个LPB神经元温度敏感性的影响
注：红色代表的是灌流PGE2后，由温度不敏感变成热敏的神经元
图11 PGE2对LPB三类神经元温度敏感性影响的比较
图16 PGE2对LPB不同亚核神经元温度敏感性影响的比较
三、主要研究结论
本研究主要结果如下：(1) LPB存在感受局部脑温变化的热敏和冷敏神经元；(2) LPB热敏性与视前区和脊髓相似，但冷敏性不同于视前区；(3) LPB热敏神经元的热敏机制与去极化前电位的热敏特性有关；(4) LPB冷敏神经元的冷敏机制与膜电位的冷敏特性有关；(5) LPS致发热时LPB局部能够合成PGE2；(6) PGE2通过增加LPB神经元放电频率和温度敏感性引起发热；(7) PGE2兴奋LPBel神经元的效应强于LPBd神经元。
