光遺傳激活DA系統(tǒng)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)疲勞大鼠紋狀體低頻振蕩的電生理學(xué)研究

李 科，陳孟嬌，趙旭東，陳?？。瑒岳?，喬德才，侯莉娟*

（1. 北京師范大學(xué)體育與運(yùn)動(dòng)學(xué)院，北京100875；2. 上海交通大學(xué)Bio-X研究院，上海200240； 3. 上海交通大學(xué)體育系運(yùn)動(dòng)健康工程中心，上海200240）

運(yùn)動(dòng)疲勞是競(jìng)技運(yùn)動(dòng)中普遍存在的現(xiàn)象，也是制約運(yùn)動(dòng)水平提高的關(guān)鍵因素?；咨窠?jīng)節(jié)接受來(lái)自大腦皮層的神經(jīng)沖動(dòng)，分別構(gòu)成直接通路、間接通路和超直接通路對(duì)運(yùn)動(dòng)控制功能起調(diào)節(jié)作用。直接通路對(duì)運(yùn)動(dòng)皮層最終信號(hào)輸出起興奮作用，間接通路對(duì)運(yùn)動(dòng)信息輸出起抑制作用（喬德才 等，2014）52。黑質(zhì)-紋狀體DA（Nigra-striatal dopamine，NSDA）系統(tǒng)通過(guò)影響直接和間接通路的活動(dòng)調(diào)節(jié)基底神經(jīng)節(jié)信息輸出，平衡機(jī)體運(yùn)動(dòng)功能（Rice et al.，2011）。實(shí)驗(yàn)室前期研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)疲勞后背外側(cè)紋狀體突觸間隙增寬，多巴胺2 型受體（Dopamine 2 receptor，D2DR）激動(dòng)劑可緩解大鼠活動(dòng)能力的降低，皮層M1 和紋狀體同步振蕩增強(qiáng)，D2DR 表達(dá)下調(diào)（侯莉娟 等，2018）45，提示運(yùn)動(dòng)疲勞引起的紋狀體電活動(dòng)變化可能與NSDA 系統(tǒng)有關(guān)。

“ 中樞疲勞修正假說(shuō)”認(rèn)為五羥色胺（5-hydroxy tryptamine，5-HT）/多巴胺（Dopamine，DA）比值升高與中樞疲勞發(fā)生有關(guān)（Cordeiro et al.，2017）。DA 能神經(jīng)元以兩種放電模式釋放 DA，“ 強(qiáng)直型（Tonic）”和“ 時(shí)相型（Phasic）”。時(shí)相型多巴胺釋放由多巴胺神經(jīng)元的動(dòng)作電位驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致突觸前膜多巴胺濃度快速增加。而強(qiáng)直型多巴胺釋放受其他神經(jīng)元和神經(jīng)遞質(zhì)再攝取調(diào)控，與突觸前動(dòng)作電位無(wú)關(guān)。與時(shí)相型釋放相比，強(qiáng)直型釋放產(chǎn)生更少的胞外多巴胺。DA 強(qiáng)直型放電促進(jìn)運(yùn)動(dòng)活力，時(shí)相型多巴胺放電有助于特定動(dòng)作的發(fā)起（Grace，2016）。Mc-Morris 等（2018）研究認(rèn)為，DA 放電從時(shí)相模式向強(qiáng)直模式的轉(zhuǎn)變可能會(huì)降低機(jī)體維持目標(biāo)導(dǎo)向活動(dòng)的動(dòng)機(jī)進(jìn)而引起疲勞，實(shí)驗(yàn)室前期研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)疲勞后SNc 區(qū)DA 能神經(jīng)元放電頻率下降，不規(guī)則性增強(qiáng)（喬德才等，2014）53，由此推測(cè)，DA 放電模式變化可能是NSDA 系統(tǒng)參與運(yùn)動(dòng)疲勞中樞調(diào)控的機(jī)制之一，然而，并未得到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)證明。光遺傳技術(shù)利用光敏感蛋白的生物特性并結(jié)合病毒轉(zhuǎn)染技術(shù)，可以特異性操控目標(biāo)神經(jīng)元，模擬神經(jīng)元的不同放電模式，被視為神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域定向刺激變革性的一項(xiàng)新技術(shù)（Rost et al.，2017）。因此本研究采用病毒轉(zhuǎn)染加光遺傳技術(shù)，采用不同頻率的時(shí)相型刺激模式特異性激活黑質(zhì)DA 能神經(jīng)元，觀察其對(duì)運(yùn)動(dòng)疲勞大鼠紋狀體低頻振蕩的影響，探討NSDA 系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)疲勞中樞調(diào)控中的作用。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象與分組

健康雄性 Sprague-Dawley 大鼠（220～240 g），北京維通利華公司提供［SCXK（京）2016—0004］。大鼠分籠飼養(yǎng)、自由飲食、自然光照，適應(yīng)性飼養(yǎng)1 周后隨機(jī)分為生理鹽水安靜組（saline control group，SCG）、光敏蛋白安靜組（optogenetics control group，OCG）、運(yùn)動(dòng)疲勞組（fatigue group，F(xiàn)G）、假手術(shù)運(yùn)動(dòng)疲勞組（saline fatigue group，SFG）和光敏蛋白運(yùn)動(dòng)疲勞組（optopgenetics fatigue group，OFG），各組 7 只，共 35 只。

1.2 病毒轉(zhuǎn)染及光纖電極埋植

大鼠腹腔注射10% 水合氯醛（0.35 ml/100 g），麻醉后將頭部固定于立體定位儀。本實(shí)驗(yàn)中OCG、OFG 組在SNc區(qū)（AP：-5.3 mm，R：2.0 mm，H：-8.0 mm）注射1 μl rAAVTH-NLS-Cre-WPRE-pA和rAAV-Ef1a-DIO-hChR2（H134R）-mCherry-WPRE-pA （1：1）混 合 AAV，SCG、SFG 組 注 射1 μl 生理鹽水后，在紋狀體（AP：0.2～1.2 mm，R：3.0～4.0 mm）的位置鉆一個(gè)1 mm×1 mm 窗口，在解剖顯微鏡下植入梯度陣列電極（Stablohm 675，直徑35 μm，間距200 μm），10 mm 長(zhǎng)的光纖陶瓷頭埋植于病毒注射位點(diǎn)處。顱骨暴露腦組織處采用WPI 生物硅膠封口，牙科水泥固定，術(shù)后腹腔注射青霉素防治感染。動(dòng)物手術(shù)清醒后，單籠飼養(yǎng)，自由飲水進(jìn)食，動(dòng)物房采取12 h 光照，12 h黑暗交替，溫度與濕度恒定，詳細(xì)記錄和觀察動(dòng)物的活動(dòng)狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行電極定位及光敏蛋白表達(dá)鑒定，剔除電極位置未落入背外側(cè)紋狀體的大鼠，進(jìn)入電生理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的信號(hào)通道數(shù)量為SCG（N=24 通道/3 只）、OCG（N=56 通道/7 只）、FG（N=40 通道/5 只）、SFG（N=24 通道/3 只）和OFG（N=56 通道/7 只）共200 個(gè)。

1.3 運(yùn)動(dòng)疲勞模型建立

術(shù)后恢復(fù)3 周及1 周的適應(yīng)性跑臺(tái)訓(xùn)練后，采用改良的Bedford 遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)方案（Hu et al.，2015）建立運(yùn)動(dòng)疲勞模型，運(yùn)動(dòng)負(fù)荷分為3 級(jí)：一級(jí)運(yùn)動(dòng)速度為8.2 m/min，運(yùn)動(dòng)時(shí)間15 min；二級(jí)運(yùn)動(dòng)速度為15 m/min，運(yùn)動(dòng)時(shí)間15 min；三級(jí)運(yùn)動(dòng)速度為20 m/min，運(yùn)動(dòng)直至力竭，連續(xù)進(jìn)行7 天；同時(shí)將安靜組大鼠置于跑臺(tái)一側(cè)。大鼠力竭標(biāo)準(zhǔn)為不能維持預(yù)定跑速，滯留于跑道擋板不動(dòng)，使用光、電、聲刺激驅(qū)趕仍無(wú)效，并伴有呼吸急促、俯臥跑臺(tái)、垂頭不起等行為表現(xiàn)。

1.4 紋狀體LFPs信號(hào)采集

信號(hào)通過(guò)Cerebus-128 多通道信號(hào)采集系統(tǒng)采集，采樣頻率為2 kHz；通過(guò)lowpass 250 Hz 濾波獲得LFPs，并通過(guò)Neuromotive 系統(tǒng)同步追蹤大鼠行為活動(dòng)，30 min/次。將 SCG、OCG、SFG、OFG 大鼠置于記錄盒中，分別給予3 Hz 刺激頻率，1 個(gè)脈沖，每個(gè)脈沖時(shí)間8 ms，總時(shí)長(zhǎng)10 s（Howe et al.，2016）和 20 Hz 刺激頻率，10 個(gè)脈沖，每個(gè)脈沖時(shí)間 10 ms，總時(shí)長(zhǎng) 10 s（Da Silva et al.，2018）的藍(lán)光（473 nm）刺激，刺激完成后給予50 s 恢復(fù)時(shí)間；FG 不給光刺激。記錄光激活黑質(zhì)DA 能神經(jīng)元對(duì)SCG/OCG 及1 天、7天力竭即刻SFG/OFG 大鼠紋狀體LFPs 的影響。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用NeuroExplorer 5 x86 & Matlab 2015a 平臺(tái)對(duì)原始LFPs 電生理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；采用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，Sigmaplot 12.5 軟件作圖，實(shí)驗(yàn)結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（M±SD）表示。采用方差分析（One-Way ANOVA）運(yùn)動(dòng)疲勞對(duì)電生理指標(biāo)及不同頻率刺激效果的影響，組間均值差異選擇LSD/Tamhane’s T2 檢驗(yàn)，采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)分析光遺傳刺激對(duì)PSD 值的影響，以P＜0.05 表示差異具有顯著性。

2 研究結(jié)果

2.1 SNc中光敏蛋白表達(dá)結(jié)果

注射攜帶 TH 啟動(dòng)子和 DIO-hChR2（H134R）-mCherry的腺相關(guān)病毒（Adeno-associated virus，AAV），經(jīng)過(guò) 3 周以上時(shí)間表達(dá)后，轉(zhuǎn)染結(jié)果如圖1 所示，mCherry 紅色熒光在SNc 區(qū)出現(xiàn)，根據(jù)病毒表達(dá)原理可知，AAV 只能在Cre 重組酶存在時(shí)正常表達(dá)，而在TH 啟動(dòng)子作用下僅有DA 能神經(jīng)元能表達(dá)Cre 重組酶，故紅色熒光只可能來(lái)自于使AAV正常表達(dá)的DA 能神經(jīng)元。該結(jié)果證明，AAV 病毒的立體定位注射位置準(zhǔn)確，大鼠已成功表達(dá)ChR2。

2.1 運(yùn)動(dòng)疲勞對(duì)大鼠紋狀體LFPs的影響

節(jié)律性振蕩是大腦研究中最廣泛的現(xiàn)象之一，哺乳動(dòng)物低頻（＜100 Hz）振蕩通過(guò)協(xié)調(diào)不同腦區(qū)之間的信息傳遞參與神經(jīng)調(diào)控，如認(rèn)知、運(yùn)動(dòng)等行為，低頻振蕩作為基底神經(jīng)節(jié)中的一種生理現(xiàn)象同時(shí)也與運(yùn)動(dòng)調(diào)控有關(guān)（Fountas et al.，2017）1。通過(guò)比較 1 天力竭與 7 天重復(fù)力竭后大鼠紋狀體LFPs 數(shù)據(jù)變化分析運(yùn)動(dòng)疲勞程度累積對(duì)大鼠紋狀體低頻振蕩的影響，結(jié)果如圖2 所示。與1 天力竭相比，7 天重復(fù)力竭大鼠紋狀體低頻段（＜40 Hz）振蕩功率譜密度（power spectral density，PSD）值有所升高（圖2A），但經(jīng)過(guò)24 h 恢復(fù)期后有所下降；與1 天力竭相比，7 天重復(fù)力竭大鼠α 頻段（7～13 Hz）PSD 值顯著升高（P＜0.05，圖2B），與1 天力竭相比，7 天重復(fù)力竭大鼠β 頻段（15～30 Hz）PSD 值顯著升高（P＜0.05，圖2C）。

圖1 SNc區(qū)DA能神經(jīng)元ChR2基于cre重組酶的特異性表達(dá)Figure 1. ChR2 Selectively Expressed in DA Neuron with Cre Recombinase

圖2 運(yùn)動(dòng)疲勞對(duì)大鼠紋狀體LFPs的影響Figure 2. Effects of Exercise-induced Fatigue on LFPs in Striatum

2.2 不同頻率光刺激對(duì)運(yùn)動(dòng)疲勞大鼠紋狀體LFPs的影響。

不同光刺激對(duì)OCG 和SCG 大鼠紋狀體LFPs 的影響如圖 3、4 所示，與 SCG 相比，3 Hz、20 Hz 光刺激會(huì)降低 OCG大鼠 α 頻段 PSD 值（P＜0.05，圖 3C、D）。 與 SCG 相比，3 Hz、20 Hz 光刺激會(huì)降低 OCG 大鼠 β 頻段 PSD 值（P＜0.05，圖 4C、D）。不同光刺激對(duì) OFG 和 SFG 大鼠紋狀體LFPs 的影響如圖 5、6、7 所示，3 Hz、20 Hz 光刺激會(huì)降低 1天力竭 OFG 大鼠 STR 的 α 和 β 頻段 PSD 值（P＜0.05，圖5）；20 Hz 光刺激會(huì)降低 7 天重復(fù)力竭 OFG 大鼠 STR 的 α和β 頻段PSD 值（P＜0.05），而3 Hz 光刺激降低效應(yīng)不明顯（P＞0.05，圖6）。與3 Hz 刺激相比，20 Hz 光刺激改善7天重復(fù)力竭大鼠紋狀體異常低頻振蕩的效應(yīng)更明顯（P＜0.05，圖7）。

圖3 不同頻率光刺激對(duì)正常狀態(tài)紋狀體α頻段振蕩的影響Figure 3. Effect of Different Optogenetics Stimulation on the Power Spectral Density of α Band in Normal Rats

圖4 不同頻率光刺激對(duì)正常狀態(tài)紋狀體β振蕩的影響Figure 4. Effect of Different Optogenetics Stimulation on the Power Spectral Density of β Band in Normal Rats

圖5 不同頻率光刺激對(duì)1天力竭大鼠紋狀體LFPs的影響Figure 5. Effect of Different Optogenetics Stimulation on the Power Spectral Density of 1D Exhausted Rats

圖6 不同頻率光刺激對(duì)7天重復(fù)力竭大鼠紋狀體LFPs的影響Figure 6. Effect of Different Optogenetics Stimulation on the Pow‐er Spectral Density of 7D Exhausted Rats

圖7 不同頻率光刺激對(duì)大鼠紋狀體LFPs標(biāo)準(zhǔn)化比值的影響（On/Pre）Figure 7. Effect of Different Optogenetics Stimulation on the Nor‐malized Ratio of Power Spectral Density of Rats with Exercise-in‐duced Fatigue

3 討論與分析

3.1 DA放電模式改變參與運(yùn)動(dòng)疲勞中樞調(diào)控

皮層-基底神經(jīng)節(jié)環(huán)路中的β 振蕩活動(dòng)（13～30 Hz）與強(qiáng)直收縮和姿勢(shì)控制相關(guān)（Brittain et al.，2014）。高幅β 振蕩是皮層廣泛抑制的表現(xiàn)，抑制GABA 神經(jīng)遞質(zhì)的再攝取會(huì)增加β 振幅和運(yùn)動(dòng)相關(guān)β 振蕩減弱。β 振蕩調(diào)節(jié)指標(biāo)——運(yùn)動(dòng)后β 振蕩回彈（Post-movement beta rebound，PMBR）與 GABA 能神經(jīng)元抑制相關(guān)（Gaetz et al.，2011）。Fry 等（2017）研究證實(shí)，以次最大收縮強(qiáng)度達(dá)到疲勞時(shí)，PMBR 增加。α 頻段振蕩通常認(rèn)為具有抑制效應(yīng)，Haegens 等（2011）研究發(fā)現(xiàn)，在 M1 區(qū)中 α 頻段活動(dòng)與神經(jīng)元放電頻率變化相反，α 頻段活動(dòng)在運(yùn)動(dòng)執(zhí)行前呈去同步化，在運(yùn)動(dòng)執(zhí)行時(shí)呈同步化狀態(tài)（Brinkman et al.，2014，2016）。但也有研究認(rèn)為，皮層感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的α頻段活動(dòng)下降是信息處理的標(biāo)志，進(jìn)行單側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)側(cè)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層 α 頻段振幅減?。‵ry et al.，2017）371，亨廷頓癥病理機(jī)制研究顯示是患者α 振蕩幅度降低，基底神經(jīng)節(jié)低頻α 頻段（8～10 Hz）振蕩活動(dòng)增加也是帕金森病（Parkinson’s disease，PD）的病理表現(xiàn)之一（Bender et al.，2018；Nimmrich et al.，2015），PD 模型大鼠皮層 M1、M2 區(qū)及蒼白球外側(cè)部GPe 中α 頻段（5～13 Hz）活動(dòng)明顯增高（Ge et al.，2012）。α 和β 頻段節(jié)律都有一種事件相關(guān)去同步化效應(yīng)，在運(yùn)動(dòng)執(zhí)行時(shí)活動(dòng)減弱（Brittain et al.，2014）3。實(shí)驗(yàn)室前期研究大鼠在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中皮層腦電α頻段所占比例顯著增加（侯莉娟等，2018）51，本部分研究證實(shí)運(yùn)動(dòng)疲勞后紋狀體α 頻段、β 頻段活動(dòng)增強(qiáng)，且增高幅度與疲勞累積程度相關(guān)。

圖8 DA系統(tǒng)參與運(yùn)動(dòng)疲勞大鼠低頻振蕩調(diào)控的可能機(jī)制示意圖Figure 8. DA Neurons in SNc Regulates Oscillation on Exercise-induced Fatigue Rats

在正常狀態(tài)下，強(qiáng)直型和時(shí)相型多巴胺釋放相結(jié)合以維持高水平的多巴胺，并且β 振蕩也處于生理范圍；在PD 中，DA 能神經(jīng)元的缺失意味著釋放到紋狀體和STN 突觸前的多巴胺較少，凈多巴胺總量（強(qiáng)直型和時(shí)相型多巴胺釋放模式的總和）處于低水平，因此β 振蕩升高并超過(guò)生理水平；用左旋多巴或多巴胺激動(dòng)劑治療PD 患者促進(jìn)時(shí)相型多巴胺釋放改變了凈多巴胺的水平，此時(shí)β 振蕩接 近 于 正 常 水 平（Brittain et al.，2014；Jenkinson et al.，2011）。而DA 替代療法可通過(guò)降低異常的β 振蕩而減少PD 患者的運(yùn)動(dòng)遲緩和身體僵硬等運(yùn)動(dòng)障礙（Wang et al.，2017）。因此，β 振蕩水平變化可能與DA 時(shí)相型釋放相關(guān)。而 DA 也可減少 α 振蕩（Kim et al.，2014），與視覺(jué)刺激相關(guān)的DA 增多可以使PD 患者丘腦底核STN 中α 頻段去同步化（Huebl et al.，2014）。DA 神經(jīng)元時(shí)相型放電可有 效 激 活 D2DR（Marcott et al.，2014），DA 與 高 活 性 的D2DR 結(jié)合，還可通過(guò)抑制間接通路從而降低異常β 振蕩（Rice et al.，2008）。D2DR 激動(dòng)劑阿撲嗎啡能抑制PD 患者和 PD 動(dòng)物模型過(guò)高的 β 振蕩（Berke，2009）。前期研究發(fā)現(xiàn)，D2DR 激動(dòng)劑干預(yù)可降低運(yùn)動(dòng)疲勞大鼠紋狀體α、β 頻段PSD 值，DA 時(shí)相型放電模式還有助于動(dòng)作發(fā)起和執(zhí)行（Da Silva et al.，；2018Howe et al.，2016）。本部分實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，1D 力竭時(shí)，兩種時(shí)相型釋放都可降低運(yùn)動(dòng)疲勞大鼠紋狀體α、β 頻段PSD 值；而7D 重復(fù)力竭時(shí)，給以低頻時(shí)相型刺激、低幅度DA 釋放對(duì)大鼠紋狀體α、β 頻段PSD 值的影響差異不具有顯著性，而高頻時(shí)相型刺激、高幅度DA 釋放可顯著降低7D 重復(fù)力竭大鼠的紋狀體α、β 頻段PSD 值，這證實(shí)DA 放電模式通過(guò)含量影響運(yùn)動(dòng)疲勞紋狀體α、β 頻段PSD 值參與運(yùn)動(dòng)疲勞中樞調(diào)控。

3.2 光激活DA 系統(tǒng)影響紋狀體低頻振蕩可能的生理學(xué)機(jī)制

LFPs 是指記錄電極尖端附近局部區(qū)域興奮性和抑制性突觸后電位的總和，振蕩主要發(fā)生在LFPs 信號(hào)中，是由局部神經(jīng)元同步的閾下電活動(dòng)引起。β 頻段振蕩活動(dòng)降低與運(yùn)動(dòng)控制核團(tuán)的去抑制活動(dòng)有關(guān)，計(jì)算模型顯示α頻段振蕩主要影響間接通路，通過(guò)快速去抑制實(shí)現(xiàn)對(duì)黑質(zhì)網(wǎng)狀部SNr 的抑制進(jìn)而促進(jìn)間接通路信息傳輸發(fā)揮運(yùn)動(dòng)抑制作用（Fountas et al.，2017）16。皮層-紋狀體突觸可塑性中由內(nèi)源性大麻素（endocannabinoid，eCB）介導(dǎo)的長(zhǎng)時(shí) 程 抑 制（long-term depression，LTD）也 依 賴 于 DA 及D2DR（Xu et al.，2018），D2DR 被 DA 激活后，抑制 cAMP/PKA 活性，導(dǎo)致G-蛋白信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)子-4 磷酸化水平降低，使代謝型谷氨酸受體1/5 耦聯(lián)的Gq 蛋白去抑制，從而促進(jìn)eCB 生成，與突觸前膜上的CB1 受體結(jié)合后誘發(fā)eCB-LTD（Cerovic et al.，2013）。紋狀體 D2DR 敲除或使用D2DR 拮抗劑均不能成功誘導(dǎo)出LTD（Kreitzer et al.，2007）。實(shí)驗(yàn)室前期研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)疲勞后皮層-紋狀體 eCB-LTD 受損、D2DR 表達(dá)下調(diào)（侯莉娟 等，2018；Ma et al.，2018）45。由此推測(cè)，運(yùn)動(dòng)疲勞后基底神經(jīng)節(jié)間接通路過(guò)度興奮。

離體實(shí)驗(yàn)證實(shí)，MSN 膜電位的離子電導(dǎo)受DA 調(diào)節(jié)，DA 可使MSN 靜息電位保持在鉀離子平衡電位附近，NSDA 系統(tǒng)受損大鼠紋狀體神經(jīng)元鉀離子電流活性降低，膜電位以去極化為主，放電頻率增加，興奮性增強(qiáng)；而D2DR可通過(guò)抑制L 型鈣通道電流從而降低紋狀體神經(jīng)元興奮性（Tseng et al.，2001）。間接通路中型多棘神經(jīng)元（Indirect pathway medium spiny neuron，iMSN）興奮性主要受D2DR 和腺苷酸 A2A 受體（Adenosine 2A receptors，A2AR）共同調(diào)節(jié)，A2AR 拮抗劑SCH-58261 可顯著改善DA 缺失小鼠iMSN 的興奮性、抑制突觸后電流、減輕谷氨酸的興奮性毒性作用，DA 缺失后A2AR 上調(diào)RGS4 表達(dá)，引起M4自身受體功能減弱和膽堿能信號(hào)傳導(dǎo)增強(qiáng)，而A2AR 拮抗劑可慢阻止這種升高（Peterson et al.，2012），激活紋狀體膽堿能神經(jīng)元受體也會(huì)使β 振蕩幅度增高（Pittman-polletta et al.，2018）。SCH58261 和 D2DR 激動(dòng)劑喹吡羅經(jīng)紋狀體微注射后，可以抑制運(yùn)動(dòng)疲勞時(shí)iMSN 的過(guò)度興奮，降低 β、γ 頻段振幅，延緩疲勞發(fā)生（Hou et al.，2017）。A2AR 也參與 iMSN 中長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)（Long-term potentiation，LTP）誘導(dǎo)，A2AR 發(fā)揮與 D1DR 相似的作用，通過(guò)激活PKA，引起DARPP-32 磷酸化參與LTP 形成。 DARPP-32通過(guò)不同殘基的磷酸化將DA、腺苷和Glu 等遞質(zhì)或調(diào)質(zhì)對(duì)紋狀體的調(diào)控整合在一起。A2AR 和D2DR 還可通過(guò)調(diào)節(jié)Thr34-DARPP-32 磷酸化程度而使其下游靶點(diǎn)磷酸化增加、蛋白合成增多、受體活化等發(fā)揮對(duì)運(yùn)動(dòng)疲勞的調(diào)控作用（Nishi et al.，2005）。由此推測(cè)，7D 力竭后高頻時(shí)相刺激引起DA 釋放通過(guò)D2DR/A2AR 影響抑制紋狀體興奮性發(fā)揮改善運(yùn)動(dòng)疲勞大鼠行為活動(dòng)的作用。

4 研究結(jié)論

運(yùn)動(dòng)疲勞后大鼠紋狀體α、β 頻段振蕩顯著升高光遺傳激活黑質(zhì)DA 系統(tǒng)可改善1 天力竭大鼠紋狀體α、β頻段 PSD 值；與 3 Hz 相比，20 Hz 刺激可顯著改善 7 天重復(fù)力竭大鼠紋狀體α、β 頻段PSD 值，提示DA 放電模式改變引起運(yùn)動(dòng)疲勞紋狀體低頻振蕩變化是導(dǎo)致大鼠運(yùn)動(dòng)疲勞癥狀產(chǎn)生的原因之一，運(yùn)動(dòng)疲勞使大鼠紋狀體α、β 頻段興奮性增高與DA 放電模式有關(guān)，DA 時(shí)相型放電通過(guò)影響iMSN 中A2AR 及D2DR 活性改善大鼠異常低頻振蕩參與運(yùn)動(dòng)疲勞中樞調(diào)控。