全 文 ：(+)和(-)一叶萩碱对大鼠海马突触传递功能的影响及其作用机制
许　琳 , 张均田＊
(中国医学科学院 、中国协和医科大学药物研究所 , 北京 100050)
摘要:目的　观察左旋 、右旋一叶萩碱对麻醉大鼠海马齿状回基础突触传递功能的影响 , 并进一步研究其作用
机制。方法　用在体记录突触传递长时程增强(LTP)的电生理学方法 , 记录大鼠海马齿状回颗粒细胞层群峰电位
(population spike , PS)。结果　终浓度 2×10-9mol·L-1的(+),(-)一叶萩碱对基础状态下的 PS 无影响 , 对 HFS 诱导
的 LTP 也无增强作用。将终浓度提高至 2×10-8 , 2×10-7mol·L-1时 , 两种构型一叶萩碱对基础 PS 和 HFS 诱导的 LTP
有明显的增强作用 , GABA能完全拮抗此作用。结论　(+),(-)一叶萩碱在相同浓度下产生相似的效应 , 它们可能
通过拮抗GABA 受体参与 LTP的形成和维持。
关键词:(+)和(-)一叶萩碱;长时程增强;γ-氨基丁酸
中图分类号:R282.71;R965;Q424　 　文献标识码:A　 　文章编号:0513-4870(2001)08-0565-04
　　一叶萩碱(securinine)是从大戟科植物一叶萩叶
中提取的生物碱 。药理学研究证明一叶萩碱对中枢
神经系统 ,特别是对脊髓有明显的兴奋作用。用同
位素配体结合实验 ,证明一叶萩碱与 GABA 受体呈
特异性结合 ,推测其中枢兴奋作用与拮抗 GABA 受
体有关[ 1] 。GABA为一抑制性神经递质 ,对学习记
忆产生负性影响 。一叶萩碱由于拮抗GABA受体和
提高中枢兴奋性而能改善学习记忆功能[ 2] 。本实验
用细胞外电生理记录法记录了左 、右旋一叶萩碱对
低频刺激所诱发的麻醉大鼠海马齿状回颗粒细胞层
群峰电位(PS)及高频电刺激所诱导的 LTP 的作用 ,
并观察了GABA对一叶萩碱所诱导的 LTP 的影响 ,
进一步研究了其可能的作用机制。
材 料 与 方 法
　　动物　♂Sprague Dawley大鼠(200±20)g ,由中
国药品生物制品检定所实验动物中心提供。
　　药品与试剂　一叶萩碱由本所植化室提供。先
以磷酸盐缓冲液(pH 5)配成 8×10-3mol·L-1的母
液 ,以1mol·L-1 NaOH 调至 pH 6常温保存。临用前
以0.9%生理盐水稀释至所需浓度 。γ-氨基丁酸
收稿日期:2001-02-26.
作者简介:许　琳(1974-),女 ,博士研究生;
张均田(1931-),男 ,研究员 ,博士生导师.
＊通讯作者　Tel:(010)63165179 , Fax:(010)63165211 ,
E-mail:Zjtian@public.bta.ney.cn
(γ-aminobutyric acid , GABA)购自 Sigma公司。
　　实验仪器 　VC-11 记忆示波器 、SEN-7203三道
电子刺激器 、SS-202J刺激隔离器为日本 Kohden Co.
生产 ,SR-6N立体定位仪为日本Narishige Co.生产 。
　　电极的埋植　动物以 20%乌拉坦(1.0 g·kg-1 ,
ip)麻醉并固定于立体定位仪上 ,参照Pellegrino 大鼠
脑立体定位图谱在 AP0.5-0.8和 L1.6-1.8的位置用钻头
在颅骨上钻一直径 1.5 mm 的小孔并将一外径 0.8
mm的小钢管插入侧脑室。以同样的方法埋植刺激
和记录电极 ,刺激电极(两枚间距 0.5 mm ,外覆聚四
氟乙烯绝缘层 ,尖端裸露 0.2 mm ,直径 0.15 mm 的
不锈钢针构成)埋植于内嗅区穿通路(perforant path ,
PP)纤维间 ,其坐标为:AP7.5-7.8 , L4.4-4.6 , H3.5-4.0 。记
录电极(外覆绝缘层 ,尖端裸露 0.2 mm ,直径 0.2 mm
的不锈钢针)则埋藏在海马齿状回颗粒细胞层 ,其定
位坐标为:AP3.7-4.0 , L2.4-2.7 , H3.0-3.5 。在立体定位仪
上按定位坐标分别调整刺激电极和记录电极的位
置 ,当以固定强度的刺激记录到最大群峰电位
(population spike ,PS)时将电极固定。
　　PS 的记录及其幅值的计算方法　PS 幅值作为
齿状回颗粒细胞群兴奋性的指标。PS 的记录是采
用细胞外记录法 。测试刺激(波宽为 0.15 ms的方
波刺激)由电子刺激器产生后 ,经刺激隔离器和刺激
电极输向 PP ,测试刺激频率为每 30 s一次 ,刺激强
度则采用引起最大 PS 所需刺激强度的1 2。
　　强直刺激参数　LTP 是由 10串电刺激所诱导 ,
每串刺激由 5个波宽 0.2 ms ,频率 100 Hz的方波组
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成 ,串刺激间隔为 200 ms ,刺激强度与测试刺激相
同。
　　给药方法与剂量　一叶萩碱能通过血脑屏障 ,
但在本实验中为了直接且迅速观察一叶萩碱的药理
作用 ,我们通过植入侧脑室的导管给药。将连接微
量注射器的细塑料管导入导管后 ,稳定一定时间再
记录 30 min的 PS ,代表给药前的基础突触传递 ,然
后于 5 min内将 5 μL 的药物或溶剂缓慢注入侧脑
室。末次注射后 ,细塑料管留置于导管内至实验结
束。
　　药物剂量是根据大鼠脑容积为 2 mL 时 ,药物在
脑组织中的浓度计算出来的[ 3] 。这样 ,当给以 5 μL
的8×10-5 ,8×10-6 ,8×10-7mol·L-1的药物时 ,其在
脑组织中的终浓度分别为 2×10-7 , 2×10-8 , 2 ×
10
-9
mol·L-1 。GABA 在脑组织中的浓度为 10-9 -
10
-10
mol·L-1 。
　　数据的分析与统计　每个测试刺激都诱发一个
PS ,连续 5个 PS 幅度叠加后的平均值作为该时间点
的PS幅值 ,以给药前 30 min记录的 6个时间点 PS
值的平均值为基础传递水平 ,再以该平均值分别除
以所有时间点的 PS幅值得出各相应时间点的相对
幅值(%),最后以时间为横坐标 ,PS 相对幅值(%)
为纵坐标绘出 PS幅值的动态变化图 。统计采用 t
检验 ,以 Excel 7.0软件分析 。
结 果
1　一叶萩碱对基础突触传递的作用
在 105 min内 ,以 0.033 Hz的测试刺激观察左 、
右旋一叶萩碱和溶剂对基础 PS 幅值的影响 。如图
1所示 , 给予终浓度为 2×10-9mol·L-1的(+)和
(-)一叶萩碱对 PS的幅度无影响。将剂量增加至
2×10-7 ,2×10-8mol·L-1给药 15min后PS 幅度逐渐
增大 。 t =15 min ,对照组 PS 幅值为(102±2)%,
(+)一叶萩碱组分别为(124±5)%, (131±2)%(P
<0.05);(-)一叶萩碱组分别为(125±2)%, (143
±5)%(P <0.05)。 t =60 min ,对照组 PS 幅值为
(129±8)%, (+)一叶萩碱组分别为(161±7)%,
(168±7)%(P<0.05);(-)一叶萩碱组分别为(172
±2)%,(175±7)%(P<0.05)。同一剂量与不同剂
量(2×10-7 ,2×10-8mol·L-1)的(+)和(-)一叶萩
碱的PS幅度均无明显差别(P>0.1)。
Figure 1　Effect of icv injection of (+), (-)securinine on basal synaptic transmission in anesthetized rats.Time-
course of changes in population spike (PS)amplitude after icv injection of vehicle or (+),(-)securinine
★—★ 2×10-7mol·L-1;○— ○ 2×10-8mol·L-1;■—■ 2×10-9mol·L-1;△—△Control.All data are presented as the
mean±s of 5 observations
2　一叶萩碱对 HFS诱发的 LTP的作用
本实验所用的强直刺激形式很接近动物海马的
θ节律自发活动 ,能有效诱导海马齿状回 LTP 的形
成。强直刺激都是在给药前15 min施加 。如图2所
示 ,对照组在强直刺激后 ,PS幅值明显增大并维持 1
h无明显减弱 。在-15 , 0 , 15 , 30 , 60 , 90及 105 min
的PS 幅值分别为(106±5)%,(138±4)%,(137±
6)%,(140±6)%, (146±7)%,(148±5)%,(157±
9)%。侧脑室注射 2×10-7 ,2×10-8mol·L-1 (+)和
(-)一叶萩碱 ,在强直刺激后 , PS 幅度较对照组明
显增大 ,在 t=15 min ,(+)一叶萩碱的 PS幅值分别
为(147±9)%,(164±15)%(P <0.05);t=60 min ,
PS 幅值分别为(177 ±10)%, (208 ±10)%(P <
0.05);t=15 min , (-)一叶萩碱的 PS 幅值分别为
(153±7)%,(166±13)%(P <0.05), t=60 min , PS
幅值分别为(184±2)%, (204±22)%(P <0.05)。
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同一剂量与不同剂量(2×10-7 , 2×10-8mol·L-1)的
(+)和(-)一叶萩碱的 PS幅度均无明显差别(P >
0.1)。给予 2×10-9mol·L-1的药物 ,与对照组均无
显著差异(P>0.05)。
Figure 2　The effect of icv injection of(+),(-)securinine on LTP induced by 10 bursts of 5 stimuli(100 Hz , 0.2
ms stimulus duration , 200 ms interburst interval)in anesthetized rats.Time-course of changes in population spike(PS)
amplitude after icv injection of vehicle or(+),(-)securinine
★—★ 2×10-7mol·L-1;○— ○ 2×10-8mol·L-1;■—■ 2×10-9mol·L-1;△—△Control.All data are presented as the
mean±s of 5 observations
3　GABA拮抗一叶萩碱对 LTP的诱导作用
GABA在脑内含量很高 ,是神经组织释放的一
种起抑制作用的氨基酸 。在海马约有 11%的神经
元为GABA中间神经元 ,其终末也围在锥体细胞及
颗粒细胞周围。这些 GABA神经末梢共同构成海马
锥体细胞 、齿状回颗粒细胞的主要抑制性来源 。如
图3所示 ,侧脑室注射 10-10-10-9的 GABA能明显
抑制一叶萩碱诱导的 LTP。给一叶萩碱前 15 min给
予2×10-7mol·L-1的 GABA 能够阻断 LTP 的形成 ,
PS幅值在15 , 30 , 60 , 90及105min分别为(104 ±
Figure 3　Effect of icv injection of securinine on basal
synaptic transmission in anesthetized rats in the presence
of GABA.Compared with drug-injected group , the
amplitude of population spike (PS)was defined as the
average amplitude
○—○GABA+securinine;★—★ Securinine
3)%,(106±4)%,(111±5)%,(117±8)%,(120±
8)%。与单纯给药 2×10-8mol·L-1组有明显差异
(n=6 , P<0.01)。
讨 论
高等动物脑内突触传递的可塑性是近 30年来
神经科学研究的热点 ,而突触传递长时程增强(long-
term potentiation)是研究突触可塑性的有效模型[ 4] 。
在中枢神经系统 ,Glu和GABA是重要的兴奋性和抑
制性神经递质。它们均参与了 LTP 的形成[ 5] 。
药理学研究发现 ,(+)一叶萩碱和(-)一叶萩
碱对脊髓单突触反射和多突触反射均有兴奋作用 ,
且(-)一叶萩碱从安全和效应两方面看 ,均优于
(+)一叶萩碱[ 6] 。从本实验观察看出 ,(+)一叶萩
碱和(-)一叶萩碱对基础突触传递以及对 HFS 诱
发的LTP ,PS 幅值增加无显著差异 ,这与在外周实验
中得出的结论不同 。在中枢神经系统(+)一叶萩碱
和(-)一叶萩碱作用相同 ,可能是拮抗 GABA受体
后引发了一系列相同的生物级联反应从而产生相似
作用 ,有待在近一步的研究中证实(+)和(-)一叶
萩碱的构效关系。
文献报道[ 7] 在 LTP 产生过程中 ,给予 GABA受
体拮抗剂 ,可以易化 LTP 的诱导。在海马 CA1区 ,
突触后电压依赖性 Ca2+通道(voltage-dependent
calcium channels ,VDCCs)可介导非 NMDA 受体依赖
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性 LTP 的形成 。拮抗 GABAA 受体可增强突触后
VDCCs活性 , 介导非 NMDA 受体依赖性 LTP 的形
成[ 8] 。一叶萩碱已被证实是 GABA受体的拮抗剂 ,
通过拮抗GABA受体改善学习记忆功能 。在本实验
中观察到(+)和(-)一叶萩碱增强大鼠海马齿状回
基础传递活动和 LTP ,而侧脑室先给予 GABA 则完
全拮抗其作用 ,这充分证明一叶萩碱是通过拮抗
GABA受体发挥其 LTP 的诱导作用。在现有的关于
一叶萩碱的文献报道中 ,我们首次观察到一叶萩碱
对基础突触传递以及对 HFS 诱发的 LTP 的影响 ,这
有力的支持了我们以往的药理学和行为学的实验结
果 ,为深入研究提供了新的思路。但 LTP 的形成和
维持机制十分复杂 ,一叶萩碱究竟是通过 GABA 哪
个受体亚型而发挥作用尚需进一步探索 。
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EFFECT AND MECHANISM OF SECURININE ON SYNAPTIC
TRANSMISSION IN THE DENTATE GYRUS OF ANESTHETIZED RATS
XU Lin , ZHANG Jun-tian
(Institute of Materia Medica , Chinese Academy of Medical Sciences and
Peking Union Medical College , Beijing 100050 , China)
ABSTRACT:AIM　To study the effects of (+)and (-)securinine on the basic synaptic transmission and
long-term potentiation (LTP)induced by high-frequency stimulation in the dentate gyrus of anesthetized rats and its
possible mechanism.METHODS 　The population spike (PS)was recorded by electrophysiological techniques.
RESULTS　The results showed that at the concentration of 2×10-9mol·L-1 , (+),(-)securinine showed no effect
on either the basal PS or LTP.At high concentrations(2×10-8 , 2×10-7mol·L-1), (+),(-)securinine not only
potentiated the basal PS but also enhanced the magnitude of LTP.(+),(-)Securinine showed similar effects;and the
effects were completely inhibited by the inhibitory amino acid GABA.CONCLUSION　These results suggest that the
effects of(+),(-)securinine on induction and maintenance of LTP may be related to its blockade of GABA receptor.
KEYWORDS:(+),(-)securinine;long-term potentiation;γ-aminobutyric acid(GABA)
·568· 药学学报 Acta Pharmaceutica Sinica 2001 , 36(8):565-568