经颈上节传递心脏痛感觉信息的迷走神经传入通路_cropped

经颈上节传递心脏痛感觉信息的迷走神经传入通路_cropped 第 33 卷 第 2 期解剖学报 Vol133 ,No12 ACTA ANATOMICA SINICA 2002 年 4 月 Apr . 2002 经颈上节传递心脏痛感觉信息的迷走神经传入通路 3熊抗辉张宇飞马文领张文斌 ( )第四军医大学解剖学教研室 ,梁 琚脑研究中心 ,西安 710032 [ 摘要 ] 目的 观察经颈上节至结状节传递心脏感觉信息的迷走神经传入通路 。 方法 逆行追踪及逆行 追踪结合免疫组织化学方法 。 结果 HRP 注射入颈上节后 ,逆行标记的一小团细胞恒定地出现在结状节上段 , () 其数量较少且分布局限 。将荧光金 fluorogold ,FG注射入颈上节后并结合免疫荧光组织化学染色 ,观察到结状节内 约 1815 %的 SP 阳性标记细胞同时呈阳性 FG 逆行标记 。 结论 结合以往文献 ,研究结果提示 ,心脏的感觉信息 向中枢传递存在着经颈上节至结状节的含 SP 神经活性物质的迷走神经传入通路 。 [ 关键词 ] 颈上节 ;结状节 ; P 物质 ;内脏传入 ;逆行标记 ;大鼠 () [ 中图分类号 ] Q9541674 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号 ] 052921356 2002022140 AFFERENT PATHWAY OF THE VA GAL NERVE FIBERS CO NVEY ING CARD IAC PAIN INFO RMATIO N VIA THE S UPERIO R CERVICAL GANGL IO N 3 ZHANG Wen2bin , XIONG Kang2hui , ZHANG Yu2fei , MA Wen2ling ( ) Department of Anatomy and K. K. Leng B rain Research Centre , the Fourth Military Medical University , Xi’an 710032 , China [ Abstract ] Objective To examine the cardiac primary afferents passing through the superior cervical ganglion which the sensory neurons are located in the vagal ganglion. Methods Retrograde tracing transport combined with immunohistochemistry. ( ) Results After injecting the horseradish peroxidaseHRPinto the superior cervical ganglion in the rat , the small number of retro2 gradely labeled neurons consistently appeared in the upper local portion of the nodose ganglion. The same injecting of fluorogold ( ) FGfollowed by immunohistochemical staining with SP , it was found that the double2labeled neurons with FGΠSP were approxi2 mately 20 % occupied the total population of the SP positive neurons in the nodose ganglion. Conclusions The present results , associated with previous reports , suggest that the pathway of the vagal afferent conveying cardiac pain information which contains SP pass through the superior cervical ganglion. [ Key words ] Superior cervical ganglion ; Nodose ganglion ; SP ; Visceral afferent ; Retrograde labeling ; Rat 由于心肌供血不足或需氧量增加造成的心肌缺,直接投射至胸上 、中段脊髓 。以上伴中段交感干节 血常诱发心及心前区疼痛并伴窒息感 ,此现象临床 交感神经传入纤维的假单极感觉神经元均位于相应 1 ,3 上称为心绞痛。目前 , 有关心肌接受刺激产生 脊髓节段的背根神经节 。显而易见 ,伴交感神经传 的内脏痛信号向中枢的传递通路普遍认为主要是通递心肌痛信号的传入纤维似乎并不经由颈上节 。但 1 ,4 ,5 6 临床研究却发现 ,单侧或双侧切除颈上节后 ,部分冠 过交感 神 经 系 统。White等 观 察 到 伴 交 感 神 心病患者的心绞痛症状消失 ,部分则有不同程度的 经的传入纤维传递心肌痛传入信号可能主要通过以 7 ( ) 下通路到达中枢 : 1经过心中神经到颈中节 ,投射 缓解。另外 ,一些临床和实验研究结果还证明 ,颈 ( ) 迷 走 神 经 也 参 与 心 肌 痛 传 入 信 号 向 中 枢 的 传 至颈下和胸上段脊髓 ; 2经过心下神经穿颈下节 ,1 ,8 ,9( ) 递 。虽然早就有人怀疑伴随颈上神经至颈上节 投射至胸上段脊髓 ; 3经过传入神经纤维穿胸上 、 并传递心肌痛信息的传入神经纤维并非由交感干到 达脊髓 ,而是穿经颈上节后联系结状节 ,很可能属于 [ 收稿日期 ] 2000210217 [ 修回日期 ] 2001203210 神经细胞胞体位于结状节内的迷走神经内脏传入纤 () [ 基金项目 ] 国家自然科学基金资助项目 397702598 ,10( ) ( ) [ 作者简介 ] 张文斌 1949 —, 男 汉族, 陕西扶风人 , 医学博维 。但是 ,至今这一点并未获得形态学上支持 体重 230,280g 的 SD 大鼠 8 只 ,其中以 HRP 逆, 少数偶见 1背根神经节内多数缺乏逆行标记细胞 ( ) () 行神经束路追踪的 3 只 ,荧光金 FG逆行追踪并结 ,2 个 图 3。胸第 1 、2 节段的脊髓侧角却出现较 合 SP 免疫荧光组织化学方法研究的 5 只 。腹腔内 多的小型逆行标记细胞 。其形状为多角或三角状 , ( ) () 注射戊巴比妥钠 40 mgΠkg 体重麻醉 , 剪开仰卧大突起较长 ,多伸向背外方向 图 4。胸第 1 和胸第 2鼠一侧的颈部皮肤 ,分离暴露颈上节 ,以塑料薄膜妥 节段脊髓侧角相比 ,前者的标记细胞数量稍多于后 (μ) 善分隔颈上节和结状节后 ,用微量注射器 5l由颈 者 。除 1 例 FG 注射于颈上节后在延髓的迷走神经 μ上节 尾 端 斜 行 刺 入 , 分 别 缓 慢 推 入 018 , 112l 的 背核内有清淡模 糊 、隐 约 可 见 的 标 记 细 胞 外 , 其 余 μ( ) HRP30 % , Toyobo , RZ = 312 或 012 , 015 l 的 FG FG 和 HRP 注射的迷走神经背核内均无逆行标记细 () 4 %水溶液 。注毕 ,留针 5,10 min 。动物成活 2, 胞 。另外 ,三叉神经节内亦未见任何标记 。结状节 () 内的 FG 标记细胞 平均每张切片为 27 个数量稍多 5 d ,经升主动脉灌注含 4 %多聚甲醛 、012 %苦味酸 ( ) 的磷酸缓冲液 PB ,p H714 ,1 molΠL500 ml 。取脑干 、 于 HRP 标记者 。结状节上段内虽有 SP 阳性细胞及 颈上节 、结状节 、胸第 1 、2 脊髓节段及其相连的背根 纤维分布 ,但其数量不及迷走2舌咽复合节的其他部 () 神经节和三叉神经节 ,入含 20 %蔗糖的 PB 内过夜位 包括颈静脉节 、岩节等,而多于 FG 逆行标记细 () ( μ) 4 ?。次日冰冻切片 厚 30m。注射 HRP 的材 胞 。在两 种 标 记 细 胞 的 重 叠 分 布 区 , 可 观 察 到 约 ( ) 料即刻以四甲基联苯胺 TMB进行呈色反应 ,以氯 () 1815 % 5Π27的 SP 阳性标记细胞同时显示 FG 逆行 () () 化钴2二氨基联苯胺 DAB加强 ,部分材料用中性红 标记 图 5 ,6。 () 复染 。透明 、封片后 ,在显微镜 Olympus ,AX23明视 讨论 野下观察 。注射 FG 动物的切片经充分洗涤后 , 依 ( () ) ( ) 次入 : 1兔抗 SP 血清 1?2 000 , INC过夜 ; 2生物 大鼠的颈上节和结状节位于颈部颅底处 ,两者 () ( )素 Biotin标记的羊抗兔 IgG 抗血清 1?200 ,Vector 之间隔颈深层筋膜 ,相距较近 。根据神经干和纤维 ( ) ( ) 4h ; 3Avidin 标 记 的 Texas2Red 1 ?200 , Vector 4h 。 的连属以及其与 毗 邻 结 构 的 关 系 , 非 常 容 易 辨 认 。 各孵育液以含 012 %Triton X2100 、0103 %NaN和 5 % 我们预实验时发现逆行标记物 、特别是较多量的 FG3 ( ) 正常驴血清的磷酸盐缓冲液 PBS稀释 。上述各步 注入颈上节后 ,在结状节和延髓的迷走神经背核内 () 骤间及孵育完成后 ,切片均用 PBS 洗涤 3 ×10 min。 均有密集的标记细胞 , 提示可能是 FG 泄漏污染邻 () 裱片 、干燥后封片 1?1 的 PBS 和甘油。FG 的激发 近的结状节所致 。本实验中以塑料薄膜妥善分隔两 和吸收 波 长 分 别 为 330 , 390 nm 和 530 , 590 nm , 节且小剂量缓慢注射 ,有效地减轻或防止了标记物 Texas2Red 为 596 nm 和 620 nm 。在落射光荧光显微 的漏出和污染 ,多数材料的迷走神经背核内不再出 () 镜 Olympus ,BX260下分别使用 U2MWU 和 U2MWIG 滤色镜组激发 ,观察 、计数和摄片 。另外 ,取部分切 现逆行标记细胞 。 片以 PBS 分别替代一 、二抗和 Avidin 结合的 Texas2 逆行标记物注入颈上节后 ,在结状节相同部位 red ,以上述同法操作 ,作为对照 ,其结果均为阴性 。 恒定地出现逆行标记细胞 ,该结果证实了穿经大鼠 的颈上节至结状节的纤维联系 。这与以往对人类存 10 在此种 迷 走 神 经 内 脏 传 入 旁 路 的 猜 想相 吻 合 。 结果 虽然尚不清楚其他种属动物的结状节内此类细胞的 数量 ,但本研究在大鼠发现其数量少且分布局限 ,这 ,见整个节内取注射逆行标记物的颈上节观察 也可能是以前曾怀疑过但却未能肯定是否真正存在 充满发暗的 HRP 反应物或发出明亮荧光的 FG , 虽 背底均高度增强 , 但 有 些 细 胞 的 轮 廓 仍 依 稀 可 辩 。 着经颈上节至结状神经节的迷走神经该传入通路的 原因之一 。以往的研究认为传递心肌痛信号的伴交 中性红复染后结状节内在非标记的红色淡染细胞中 感神经的传入纤维主要经颈中节 、颈下节和上位胸 凸显一组棕黑色 HRP 标记细胞 ,十分醒目 。这组逆 6 交感干神经节 ,似乎并不经由颈上节传递。与此 行标记细胞恒定地出现在结状节上段 ,其分布区域 (非常局限 ,仅集中在结状节切片面积 以结状节纵向 相类似的是本研究逆行标记物注入颈上节后 ,只在 ) 切片的最宽阔处为准的 1Π5 范围内 。另外逆行标 少数脊髓胸第 1 、2 节段背根神经节内见零星逆行标 解剖学报33 卷 ,2 期 〃142 〃 明支配大鼠胸腔脏器内脏感觉信号伴交感神经传入C 纤维一样 ,参与入可能与传递皮肤伤害性信息的 可能不 、或者很少经由颈上节传递 。在脊髓胸第 1 、由各种刺激因素引起的 、不同性质的心脏痛信号向 中枢的传递 。 2 节段侧角所观察到的小型多角状细胞则代了交 感节前运动神经元 ,它们发出的节前纤维经交感干 参 考 文 献上行到达颈上节 。 1 ]Meller ST , Gebhart GF. A critical review of the afferent pathways and the potential chemical mediators involved in cardiac pain J . Neuro 2 虽然普遍认为心肌接受刺激产生的内脏痛传入 () science ,1992 ,48 3:5012524 . 信号向中枢的传入通路主要通 过 交 感 神 经 纤 维 传 1 ,4 ,52 Friesinger GC , Robertson RMS. Haemodynamics in stable angina pecto 2 递 。但临床研究却发现 ,去除或切断所有与心 ( ) ris. In : J ulian DE ed . Angina Pectoris M . Edinburgh : Churchill (交感神经相关的传入结构 颈 、胸交感干或节 ,胸上 、 Livingstone , 1985 :25237 . ) 中节段脊髓的背根后 , 冠心病 患 者 的 心 绞 痛 症 状3 Marcus ML . Effects of coronary occlusion on myocardial reperfusion in 50 %,60 %完全缓解 ; 30 %,40 %部分缓解 ; 10 %,( ) the coronary circulation in health and disease . In : Marcus M L ed. The Coronary Circulation in Health and Disease M. St Louis :Mc Graw 2 20 %则无效 ;而切断非交感性的颈迷走神经后 ,相当 1 Hill ,1983 :1912220 . 数量患者的心绞痛症状也得到缓解。一些临床和 4 Pal P , Koley J , Bhattacharyya S , et al . Cardiac nociceptors and isch 2 实验研究结果已经证明颈迷走神经的传入除主要参 emia :role of sympathetic afferents in cat J . Jap J Physiol , 1989 , 39 与自主神经的心跳 、血压 、呼吸和胃肠活动等神经反 () 1:1312144 . 1 ,8 ,9 射外 ,亦参与心肌痛传入信号的中枢传递。分 5 Palumbo LT , Lulu DJ . Anterior transthoracic upper dorsal sympathecto 2 () my , current resultsJ . Arch Surg ,1966 ,92 2:2472257 . ( 别闭塞动物心脏不同的冠状动脉支 如前降支或右 White J C. Cardiac pain , Anatomic pathways and physiological mecha 2 6 ) 冠状动脉支等模拟心绞痛的产生 ,再配合去除心交 () nismJ . Circulation ,1957 ,16 4:6442655 . 感或迷走神经传入纤维 ,观察动物行为变化的研究 Brown PK , Coffey WB. Surgical treatment of angina pectoris , Report of 7 结果得出心脏前面的痛信息主要伴交感神经传入 , eight additional cases and reviews of the literature J . Archs Int Med , 而后 下 面 主 要 经 由 迷 走 神 经 传 入 纤 维 传 递 的 结()1924 ,34 :417 cited in Ref . 1 1 ,11 ,1213 James TN , Rossi L , Hageman GR. On the pathogenesis of angina pec 2 8 论 。Kositskii 等闭 塞 动 物 心 脏 的 前 降 支 后 () toris and its silence J . Trans Am clin Climatol Assoc ,1988 ,100 1: 发现结状节细胞的放电频率增加 ,说明迷走神经传 81299 . 入还可能被心脏前面的刺激所兴奋 。根据上述研究 Meller ST , Lewis SJ , Ness TJ , et al . Vagal afferent 2mediated inhibition 9 并结合本实验的结果 ,可以认为心肌痛信号传入除 of a nociceptive reflex by intravenous serotonin in the rat J . J charac 2 通过迷走神经本干外 ,还可能有通过经颈上节的迷 () terization ,Brain Res ,1990 ,524 1:902100 . 10 Langiey JN. Sensory nerve fibers of heart and aorta in relation to surgical 走神经传入纤维的旁路传递 。这样就为临床上切断 (operations for relief of angina pectorisJ . Lancet ,1924 ,207 :955 cited 颈上节后也能引起相当数量冠心病患者的心绞痛症 ) in Ref 1. 状得以缓解的原因提供了解释的证据 。 11 Thames MD , Klopfenstein HC , Abbout FM ,et al . Preferential distribu 2 14 近年来对痛及痛信息传递的新观点认为 ,感tion of inhibitory cardiac response with vagal afferents to the inferioposte2 受传递躯体皮肤伤害性的 C 纤维和背根节神经细 rior wall of the left ventricle activated during coronary occlusion in the () dogJ . Circulation Res ,1978 ,43 4:5122519 . 胞可分为两类 。一类主要含神经肽 CGRP 、SP ,并对 12 Thoren PN. Activation of left ventricular receptors with nonmedullated () 神经生长因子 NGF敏感 ;另一类则不含神经肽 ,但 vagal afferent fibers during occlusion of coronary artery in the cat J . 能特异性地结合 IB4 、表 达 酶 FRAP , 并 对 胶 质 源 性 () Am J Cardiol ,1976 ,37 7:104621051 . ( ) 神经营养因子 GBNF敏感 。目前虽还不十分清楚 13 Kositskii GI , Mikhailova SD , Semushkina TM. Unit activity of the gan 2 它们的功能意义 ,但根据其生理特性 、生化和解剖特 glion nodosum in myocardial ischemia J . Bull Exp Med Biol , 1985 , 点 ,初步认为前者可能主要与组织的炎性反应及中 98 :162221624 . 14 Snider WD , McMahon SB. Tacking pain at the source : new ideas about 枢敏化 ,后者主要与慢性 、神经病理性痛有关 。本实 () nociceptorsJ . Neuron ,1998 ,20 4:6292632 . 验结果显示 ,经颈上节传入的迷走神经结状节细胞 15 熊抗辉 ,张文斌. BSI2B4 对大鼠内脏神经节细胞和初级传入终末 ( 约 20 %含神经肽 SP 。而迷走2舌咽神经复合节 包 () 标记的研究J . 中国学术期刊文摘 ,1999 ,5 11:145321455 .) 括结状节内的部分细胞及其传入纤维又可特异性 ( ) 编辑 邹尚敏15 地与 IB4 结合。提示经颈上节的迷走神经内脏传 图 1 和图 2 HRP 注入大鼠颈上节后 ,结状神经节内的一团逆行标记细胞 。图 2 是图 1 的放大 。 图 3 FG 注入大鼠颈上节后 ,脊髓胸第 1 节段背根神经节内零星的逆行标记细胞 。 图 4 FG 注入大鼠颈上节后 ,脊髓胸第 1 节段侧角内的逆行标记细胞 。 ?和 ?分别示脊髓灰质的后 、前角 。 μμ( ) ( 图 5 和图 6 分别为大鼠结状节内的 SP 免疫阳性和 FG 逆行标记细胞 。箭头指示 FGΠSP 双标记细胞 。标尺示 100m 图 1 ,4和 200m 图 2 ,3 , )5 ,6 Fig. 1 and Fig. 2 The small group of the retrogradely labeled neurons in the nodose ganglion after injecting HRP into the superior cervical ganglion in the rat . Fig. 2 Is the high amplification of Fig. 1 . Fig. 3 The scarce labeled neurons in some dorsal roots ganglion of the first thoracic spinal cord after injecting FG into the superior cervical ganglion in the rat . Fig. 4 The retrogradely labeled neurons in lateral horn of the first thoracic spinal cord after injecting FG into the superior cervical ganglion in the rat . ?and ? represent the posterior and anterior spinal gray corn , respectively. ( ) Figs. 5 ,6 The SP positive and retrogradely labeled neurons with FG in the nodose ganglion , respectively. The arrowheads point the double2labeled SPΠFGneu2 μμ( ) ( )rons. Scale Bar = 100m Fig11 and 4and 200m Figs. 2 ,3 ,5 ,6