甘氨酸受體調控幼鼠工作心臟-腦干制備模型中吞咽活動的時序模式

《Brain Research Bulletin》:Glycine alters the sequential pattern of swallowing activity in juvenile rat working heart–brainstem preparations

【字體: 時間:2025年05月09日 來源:Brain Research Bulletin 3.5

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  本研究通過電刺激幼鼠工作心臟-腦干制備模型(WHBP)的喉上神經(SLN),驗證了其誘導的肌肉活動為真實的吞咽行為,并揭示了甘氨酸受體(GlyR)在調控吞咽時序模式中的關鍵作用。研究人員發現,GlyR拮抗劑可加速咽中縮肌的激活時序,而GABAA受體拮抗劑無此效應,為理解中樞吞咽模式發生器(swCPG)的抑制性調控機制提供了新視角。該成果發表于《Brain Research Bulletin》,為吞咽障礙(dysphagia)的治療靶點開發奠定了實驗基礎。

  

吞咽是將食物從口腔安全輸送至胃腸道的復雜反射活動,其協調性依賴于中樞神經系統對興奮性和抑制性神經傳遞的精確調控。然而,抑制性神經遞質在吞咽時序模式形成中的作用長期未被闡明。吞咽障礙(dysphagia)作為吸入性肺炎的主要誘因,其治療手段的開發亟需對中樞吞咽機制的理解。盡管工作心臟-腦干制備模型(WHBP)近年被用于吞咽研究,但其誘導的"虛擬吞咽"活動是否真實反映生理過程仍缺乏驗證。

為解決上述問題,大阪大學的研究團隊通過WHBP模型,結合電生理記錄與藥理學干預,系統研究了抑制性神經遞質受體對吞咽時序的調控作用。研究采用幼年Sprague-Dawley大鼠(P21-P30)建立WHBP模型,通過逆行灌注人工腦脊液(aCSF)維持腦干循環。關鍵實驗技術包括:喉上神經(SLN)電刺激誘導吞咽活動、多組肌肉(下頜舌骨肌/咽中縮肌/食管上段。┩郊‰妶D(EMG)記錄、染色溶液輸送實驗驗證吞咽功能,以及GABAA受體拮抗劑(荷包牡丹堿)和甘氨酸受體拮抗劑(士的寧)的藥理學分析。

3.1 電刺激SLN誘導的肌肉活動
電刺激SLN可誘發下頜舌骨肌爆發性放電(持續時間450±30 ms),其快速達峰-緩慢衰減的模式顯著區別于基礎呼吸節律。重復刺激時,僅部分刺激能誘發肌肉活動,且誘發效率隨時間遞減,同時伴隨膈神經呼吸活動的抑制。

3.2 吞咽的時序性肌肉活動
四組肌肉的激活呈現明確時序:下頜舌骨。摲765±228 ms)與咬。645±212 ms)最早激活,咽中縮。452±91 ms)次之,食管上段。757±70 ms)最后激活;顒映掷m時間以食管上段肌最長(516±162 ms),咽中縮肌最短(342±130 ms),形成從口腔至食管的定向傳播模式。

3.3 液體輸送功能驗證
SLN刺激可使口腔注入的染色溶液(0.1 ml 5% Pontamine Sky Blue)完全輸送至食管下端(100%染色率),而對照組僅染色22.5±13.1%食管長度,證實WHBP誘導的活動具備生理性吞咽的物質轉運功能。

3.4 抑制性受體的調控作用
荷包牡丹堿(0.2 μM)雖延長食管上段肌活動持續時間(516→682 ms,p<0.05),但不改變肌肉激活時序。士的寧(0.04 μM)則顯著縮短咽中縮肌與下頜舌骨肌活動的重疊時間(91.8→137 ms)及食管肌激活延遲(118→25 ms,均p<0.05),提示GlyR特異性調控吞咽時序。

該研究首次證實WHBP模型可重現生理性吞咽的時序模式和物質轉運功能,突破了傳統離體制備僅能模擬"虛擬吞咽"的局限。更重要的是,發現GlyR(而非GABAA受體)通過延遲咽中縮肌激活參與吞咽時序編排,這為理解swCPG的抑制性環路提供了新機制:GlyR可能通過抑制NTS(孤束核)中間亞核的神經元活動,調控咽期與食管期的轉換時序。該發現為開發針對吞咽時序紊亂的精準干預策略(如GlyR靶向調節劑)奠定了理論基礎,對改善卒中后吞咽障礙等臨床問題具有潛在轉化價值。研究局限性在于WHBP模型缺失大腦皮質輸入,可能影響口腔期向咽期的過渡調控,未來需結合在體實驗進一步驗證GlyR的時空特異性作用。

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