毒蕈碱和烟碱受体阻断剂对沙鼠耳蜗复合动作电位的影响①
作者：伍伟景 谢鼎华
单位：第二附属医院耳鼻咽喉科听力研究室 长沙 410011
关键词：耳蜗；复合动作电位；内侧橄榄耳蜗；沙鼠
湖南医科大学学报990502 提要 为探讨内侧橄榄耳蜗(MOC)传出神经及其递质乙酰胆碱对耳蜗机械特性和听觉传入神经活动的调节机制，在沙鼠动物模型上观察了对侧噪声和毒蕈碱(M)及烟碱(N)受体阻断剂对耳蜗复合动作电位(CAP)的影响。结果发现，对侧噪声对CAP产生明显抑制作用，阿托品和庆大霉素均能有效地消除这一抑制效应。表明沙鼠MOC系统通过M和N两种受体对听觉传入活动发挥生理效应。
中国图书分类号 R764.35
The effects of muscarinic and nicotinic receptor antagonists on
, 百拇医药
compound action potentials in the cochleae of gerbils
Wu Weijing Xie Dinghua
(Department of Otolaryngology, Hearing Research Lab,The Second Affiliated Hospital, Hunan Medical University, Changsha 410011)
To explore the mechanism of the medial olivocochlear(MOC) efferents and their neurotransmitter acetylcholine in regulating the cochlear mechanics and the auditory afferent activities, the effects of contralateral noise(CLN) and muscarinic(M) and nicotinic(N) receptor antagonist on the compound action potential(CAP) of the cochleae of gerbils were observed in our studies. The results showed that the CAP was significantly inhibited by CLN, and the suppressive effect of CLN on CAP was eliminated either by atropine or by gentamycin. These results support that MOC efferents play their physiological effect via both M and N receptors.
, 百拇医药
Key words cochlea; compound action potential; medial olivocochlear; gerbil
近年来，对猫、有须蝙蝠(Pternotus parnellii)、小鼠等动物的解剖和生理学研究表明，耳蜗外毛细胞(OHCs)的机械特性和听觉传入神经的活动受内侧橄榄耳蜗(MOC)传出神经及其递质的支配和调控。初步研究提示，这可能系通过作用于OHCs突触后膜上的毒蕈碱(M)和烟碱(N)受体而发挥生物学效应[1～4]。
沙鼠MOC系统的形态和机能尚不清楚。笔者观察到蒙古沙鼠MOC纤维和末梢在耳蜗的分布依耳蜗不同部位而异，在其最敏感的1～4kHz频率区纤维和末梢最粗大，分布最密集。提示MOC传出神经机能与形态学特征有密切关系，但其精确的调节机制不明。本实验目的在于通过观察沙鼠动物模型对侧噪声(CLN)对耳蜗复合动作电位(CAP)的影响，进一步探讨MOC传出神经及其递质乙酰胆碱(Ach) 对OHCs机械特性和听觉传入活动的调控机制。
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1 材料与方法
1.1 动物
健康蒙古沙鼠12只，体重50～60g，雌雄不限，听觉反应灵敏，外耳道及鼓膜正常。
1.2 CAP测试
腹腔内注射1%戊巴比妥钠40mg.kg-1全麻后在隔音屏蔽室内用ERA 2250型听觉诱发反应仪检测CAP。动物置于特制的固定盒内，耳机距外耳道口2cm处给声。采用银针电极，记录电极经外耳道后上壁刺入，紧贴听泡骨壁，参考电极刺入颅顶皮下，地极在鼻尖。以4kHz滤波短声为刺激声，刺激间歇期100ms，上升/下降时间为1ms，刺激重复率10次.S-1，叠加300次。对侧声刺激为相应频率范围的窄带噪声。
1.3 CLN对CAP的影响
, 百拇医药
刺激声强度为60dB声压级(SPL)，CLN强度自40dB SPL起，每次递增5dB，最大至70dB SPL。每次给CLN前均测出CAP的N1潜伏期和振幅，计算有CLN与无CLN时N1潜伏期差和振幅比，作为观察MOC效应的指标。
1.4 阿托品和庆大霉素对MOC效应的影响
测试CLN对CAP影响后，12只动物随机分为两组，每组6只，一组皮下注射阿托品3.6mg.kg-1，另一组肌注庆大霉素150mg.kg-1，分别于用药后30min，1，2，3，24和48h测试CLN对CAP的影响。
1.5 统计学处理
实验结果以均数±标准差表示。各组数间比较用t检验及相关性检验。
, 百拇医药
2 结 果
2.1 CLN对CAP的影响
给予CLN时N1潜伏期和振幅发生改变，表现为随着CLN强度的增加，N1潜伏期延长(r=0.9732,P<0.01)，振幅减低(r=0.9873,P<0.01)(图1)。给予不同强度CLN时N1潜伏期和振幅与不给CLN时相比差异均有显著性(40～45dB，P<0.05;50dB以上，P<0.01)。
图1 CLN对CAP的影响：A.N1潜伏期差；B.N1振幅比
Fig. 1 The effects of CLN on CAP
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2.2 阿托品对MOC效应的影响
全身应用阿托品后，不给CLN时N1潜伏期和振幅与用药前无明显差异，给予CLN时与不给CLN的N1潜伏期较用药前明显缩短，振幅比明显增高(图2)。阿托品对MOC效应的消除作用在用药后30min开始出现，2h后CLN对CAP的抑制作用完全解除，其作用可持续至48h以后(图3)。
图2 阿托品应用前后CLN对CAP的影响：A.N1潜伏期差；B.N1振幅比(1)P<0.01
Fig. 2 The effects of CLN on CAP pre-and post-atropine administration
, 百拇医药
图3 阿托品和庆大霉素应用前后不同时间CLN对CAP的影响：A.N1潜伏期差；B.N1振幅比
Fig. 3 The effects of CLN on CAP pre-and post-gentamycin and atropine administration
2.3 庆大霉素对MOC效应的影响
全身应用庆大霉素后，N1潜伏期和振幅与用药前比较差异不显著，给予CLN时N1潜伏期差明显缩短，振幅比明显增高(图4)。庆大霉素对MOC效应的阻断作用在用药后30min 开始出现，1～3h MOC抑制效应完全阻断，48h后部分恢复(图3)。
, 百拇医药
图4 庆大霉素应用前后CLN对CAP的影响：A.N1潜伏期；B.N1振幅比(1)P<0.05;(2)P<0.01
Fig. 4 The effects of CLN on CAP pre-and post-gentamycin administration
3 讨 论
实验证明，高频电刺激和对侧声刺激可激活MOC系统而影响听觉反应。目前，MOC系统对听觉活动的调控可通过多种方法检测，主要有CAP，耳蜗微音电位，耳声发射，单根传入神经放电频率和耳蜗阻尼等。对豚鼠、猫、蝙蝠的研究表明，MOC系统兴奋可改变耳蜗机械特性和听觉反应，表现为CAP幅度减低、诱发和自发性传入神经放电频率减少、强声所致暂时性阈移减少、耳声发射抑制、耳蜗阻尼增加和共振衰减时间缩短。Liberman[2]对猫的研究表明，对侧声刺激对CAP产生明显抑制作用，这一抑制效应具频率特异性，在特征频率附近抑制最明显。在切断脑干的橄榄耳蜗束后，抑制作用消除。本研究发现，在镫骨肌反射阈以下，随着CLN强度增加，CAP幅度逐渐减低，潜伏期逐渐延长，即CLN对CAP起抑制作用，其程度与CLN强度成正比。表明蒙古沙鼠MOC系统有相同的生理效应。
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沙鼠MOC传出神经对耳蜗机械及听觉活动的调控机制不明。对猫、豚鼠、蝙蝠、小鼠等动物的研究表明，MOC系统主要的神经递质是Ach，用拟胆碱药耳蜗灌注可产生与刺激橄榄耳蜗束相似的效应，全身或局部应用M或N受体拮抗剂对MOC系统产生阻断作用。Kujawa等[6]采用对豚鼠耳蜗输注胆碱能受体拮抗剂，观察CLN对畸变产物耳声发射的作用，发现M和N受体拮抗剂对畸变产物耳声发射的对侧抑制效应均产生明显阻断作用。Xie等[7]对有须蝙蝠的研究表明，一次性皮下注射阿托品对MOC系统产生持久的阻断效应，由低强度到中强度的CLN对共振衰减的抑制作用减弱或消失，耳蜗微音电位幅度增大，共振频率下移。近年来庆大霉素的N受体阻断作用已获证实，主要通过竞争性阻断Ca2+通道而抑制运动神经末梢的递质释放。Takeuchi和Wangemann[8]研究发现，在离体传出神经末梢存在大量Maxi-K+通道，氨基甙类抗生素可抑制这些通道。Smith等[9]发现豚鼠注射庆大霉素后出现CLN对CAP抑制作用的可逆性消除。Henson等[4]报告庆大霉素可阻断CLN对耳蜗共振和阻尼的抑制作用。Avan等[10]通过耳声发射检测进一步证明庆大霉素对MOC系统机能具有阻断作用。作者的初步研究发现，全身应用阿托品或庆大霉素后给予CLN与不给CLN时的N1潜伏期差缩短，振幅比增高，表明CLN对CAP的抑制作用消除。阿托品和庆大霉素两组均于用药后30min开始消除其抑制作用，庆大霉素组48h后逐渐恢复，而阿托品组48h后抑制作用的消除效应仍存在，表明M受体和N受体阻断剂均对MOC系统机能产生阻断作用，且M受体阻断剂的作用时间更长。本文结果初步证实了Ach是沙鼠MOC系统的主要神经递质，通过M和N两种受体发挥作用。该结果为今后深入研究MOC系统对听觉生理和病理活动的调控机制提供了重要的实验依据。
, 百拇医药
参考文献
1 Warr WB. Organization of olivocochlear efferent systems in mammals. In: DB Webster, AN Popper, RR Fay(eds), Mammalian Auditory Pathway: Neuroanatomy, Handbook of Auditory Research, New York: Springer, 1992:410～448
2 Liberman MC. Rapid assessment of sound-evoked olivocochlear feedback: Suppression of compound action potentials by contralateral sound. Hear Res, 1989,38:47～56
3 Henson MM, Xie DH, Wynne RH, et al. The course and distribution of medial efferent fibers in the cochlea of the mustached bat. Heart Res, 1996,102:99～15
, http://www.100md.com
4 Henson OW, Jr, Xie DH, Keating AW, et al. The effect of contralateral stimulation on cochlear resonance and damping in the mustached bat: the role of the medial efferent system. Heart Res, 1995,86:111～124
5 谢鼎华，伍伟景.庆大霉素对豚鼠耳蜗复合动作电位的影响：传出神经系统的作用.中国耳鼻咽喉-颅底外科杂志，1997，3：132～136
6 Kujawa SG, Glattke TJ, Fallon M, et al. A nicotinic-like receptor mediates suppression of distortion product otoacoustic emissions by contralateral sound. Hear Res, 1994,74:122～134
, 百拇医药
7 Xie DH, Henson OW, Jr, Henson MM. Efferents neural control of cochlear mechanics: effects of muscarinic receptor antagonist on cochlear resonance and damping of the cochlear partition. 中国耳鼻咽喉-颅底外科杂志，1996，2：172～177
8 Takeuchi S, Wangemann P. Aminoglycoside antibiotics inhibit Maxi-K+ channel is isolated cochlear efferent nerve terminals. Hear Res, 1993,67:13～19
9 Smith DW, Erre JP, Aran JM. Rapid, reversible elimination of medial olivocohclear efferent function following single injections of gentamicin in the guinea pig. Brain Res, 1994,652:243～248
10 Avan P, Erre JP, Da Costa DL, et al. The efferent-mediated suppression of otoacoustic emissions in awake guinea pigs and its reversible blockage by gentamicin. Exp Brain Res, 1996,109:9～16, http://www.100md.com
单位：第二附属医院耳鼻咽喉科听力研究室 长沙 410011
关键词：耳蜗；复合动作电位；内侧橄榄耳蜗；沙鼠
湖南医科大学学报990502 提要 为探讨内侧橄榄耳蜗(MOC)传出神经及其递质乙酰胆碱对耳蜗机械特性和听觉传入神经活动的调节机制，在沙鼠动物模型上观察了对侧噪声和毒蕈碱(M)及烟碱(N)受体阻断剂对耳蜗复合动作电位(CAP)的影响。结果发现，对侧噪声对CAP产生明显抑制作用，阿托品和庆大霉素均能有效地消除这一抑制效应。表明沙鼠MOC系统通过M和N两种受体对听觉传入活动发挥生理效应。
中国图书分类号 R764.35
The effects of muscarinic and nicotinic receptor antagonists on
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compound action potentials in the cochleae of gerbils
Wu Weijing Xie Dinghua
(Department of Otolaryngology, Hearing Research Lab,The Second Affiliated Hospital, Hunan Medical University, Changsha 410011)
To explore the mechanism of the medial olivocochlear(MOC) efferents and their neurotransmitter acetylcholine in regulating the cochlear mechanics and the auditory afferent activities, the effects of contralateral noise(CLN) and muscarinic(M) and nicotinic(N) receptor antagonist on the compound action potential(CAP) of the cochleae of gerbils were observed in our studies. The results showed that the CAP was significantly inhibited by CLN, and the suppressive effect of CLN on CAP was eliminated either by atropine or by gentamycin. These results support that MOC efferents play their physiological effect via both M and N receptors.
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Key words cochlea; compound action potential; medial olivocochlear; gerbil
近年来，对猫、有须蝙蝠(Pternotus parnellii)、小鼠等动物的解剖和生理学研究表明，耳蜗外毛细胞(OHCs)的机械特性和听觉传入神经的活动受内侧橄榄耳蜗(MOC)传出神经及其递质的支配和调控。初步研究提示，这可能系通过作用于OHCs突触后膜上的毒蕈碱(M)和烟碱(N)受体而发挥生物学效应[1～4]。
沙鼠MOC系统的形态和机能尚不清楚。笔者观察到蒙古沙鼠MOC纤维和末梢在耳蜗的分布依耳蜗不同部位而异，在其最敏感的1～4kHz频率区纤维和末梢最粗大，分布最密集。提示MOC传出神经机能与形态学特征有密切关系，但其精确的调节机制不明。本实验目的在于通过观察沙鼠动物模型对侧噪声(CLN)对耳蜗复合动作电位(CAP)的影响，进一步探讨MOC传出神经及其递质乙酰胆碱(Ach) 对OHCs机械特性和听觉传入活动的调控机制。
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1 材料与方法
1.1 动物
健康蒙古沙鼠12只，体重50～60g，雌雄不限，听觉反应灵敏，外耳道及鼓膜正常。
1.2 CAP测试
腹腔内注射1%戊巴比妥钠40mg.kg-1全麻后在隔音屏蔽室内用ERA 2250型听觉诱发反应仪检测CAP。动物置于特制的固定盒内，耳机距外耳道口2cm处给声。采用银针电极，记录电极经外耳道后上壁刺入，紧贴听泡骨壁，参考电极刺入颅顶皮下，地极在鼻尖。以4kHz滤波短声为刺激声，刺激间歇期100ms，上升/下降时间为1ms，刺激重复率10次.S-1，叠加300次。对侧声刺激为相应频率范围的窄带噪声。
1.3 CLN对CAP的影响
, 百拇医药
刺激声强度为60dB声压级(SPL)，CLN强度自40dB SPL起，每次递增5dB，最大至70dB SPL。每次给CLN前均测出CAP的N1潜伏期和振幅，计算有CLN与无CLN时N1潜伏期差和振幅比，作为观察MOC效应的指标。
1.4 阿托品和庆大霉素对MOC效应的影响
测试CLN对CAP影响后，12只动物随机分为两组，每组6只，一组皮下注射阿托品3.6mg.kg-1，另一组肌注庆大霉素150mg.kg-1，分别于用药后30min，1，2，3，24和48h测试CLN对CAP的影响。
1.5 统计学处理
实验结果以均数±标准差表示。各组数间比较用t检验及相关性检验。
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2 结 果
2.1 CLN对CAP的影响
给予CLN时N1潜伏期和振幅发生改变，表现为随着CLN强度的增加，N1潜伏期延长(r=0.9732,P<0.01)，振幅减低(r=0.9873,P<0.01)(图1)。给予不同强度CLN时N1潜伏期和振幅与不给CLN时相比差异均有显著性(40～45dB，P<0.05;50dB以上，P<0.01)。
图1 CLN对CAP的影响：A.N1潜伏期差；B.N1振幅比
Fig. 1 The effects of CLN on CAP
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2.2 阿托品对MOC效应的影响
全身应用阿托品后，不给CLN时N1潜伏期和振幅与用药前无明显差异，给予CLN时与不给CLN的N1潜伏期较用药前明显缩短，振幅比明显增高(图2)。阿托品对MOC效应的消除作用在用药后30min开始出现，2h后CLN对CAP的抑制作用完全解除，其作用可持续至48h以后(图3)。
图2 阿托品应用前后CLN对CAP的影响：A.N1潜伏期差；B.N1振幅比(1)P<0.01
Fig. 2 The effects of CLN on CAP pre-and post-atropine administration
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图3 阿托品和庆大霉素应用前后不同时间CLN对CAP的影响：A.N1潜伏期差；B.N1振幅比
Fig. 3 The effects of CLN on CAP pre-and post-gentamycin and atropine administration
2.3 庆大霉素对MOC效应的影响
全身应用庆大霉素后，N1潜伏期和振幅与用药前比较差异不显著，给予CLN时N1潜伏期差明显缩短，振幅比明显增高(图4)。庆大霉素对MOC效应的阻断作用在用药后30min 开始出现，1～3h MOC抑制效应完全阻断，48h后部分恢复(图3)。
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图4 庆大霉素应用前后CLN对CAP的影响：A.N1潜伏期；B.N1振幅比(1)P<0.05;(2)P<0.01
Fig. 4 The effects of CLN on CAP pre-and post-gentamycin administration
3 讨 论
实验证明，高频电刺激和对侧声刺激可激活MOC系统而影响听觉反应。目前，MOC系统对听觉活动的调控可通过多种方法检测，主要有CAP，耳蜗微音电位，耳声发射，单根传入神经放电频率和耳蜗阻尼等。对豚鼠、猫、蝙蝠的研究表明，MOC系统兴奋可改变耳蜗机械特性和听觉反应，表现为CAP幅度减低、诱发和自发性传入神经放电频率减少、强声所致暂时性阈移减少、耳声发射抑制、耳蜗阻尼增加和共振衰减时间缩短。Liberman[2]对猫的研究表明，对侧声刺激对CAP产生明显抑制作用，这一抑制效应具频率特异性，在特征频率附近抑制最明显。在切断脑干的橄榄耳蜗束后，抑制作用消除。本研究发现，在镫骨肌反射阈以下，随着CLN强度增加，CAP幅度逐渐减低，潜伏期逐渐延长，即CLN对CAP起抑制作用，其程度与CLN强度成正比。表明蒙古沙鼠MOC系统有相同的生理效应。
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沙鼠MOC传出神经对耳蜗机械及听觉活动的调控机制不明。对猫、豚鼠、蝙蝠、小鼠等动物的研究表明，MOC系统主要的神经递质是Ach，用拟胆碱药耳蜗灌注可产生与刺激橄榄耳蜗束相似的效应，全身或局部应用M或N受体拮抗剂对MOC系统产生阻断作用。Kujawa等[6]采用对豚鼠耳蜗输注胆碱能受体拮抗剂，观察CLN对畸变产物耳声发射的作用，发现M和N受体拮抗剂对畸变产物耳声发射的对侧抑制效应均产生明显阻断作用。Xie等[7]对有须蝙蝠的研究表明，一次性皮下注射阿托品对MOC系统产生持久的阻断效应，由低强度到中强度的CLN对共振衰减的抑制作用减弱或消失，耳蜗微音电位幅度增大，共振频率下移。近年来庆大霉素的N受体阻断作用已获证实，主要通过竞争性阻断Ca2+通道而抑制运动神经末梢的递质释放。Takeuchi和Wangemann[8]研究发现，在离体传出神经末梢存在大量Maxi-K+通道，氨基甙类抗生素可抑制这些通道。Smith等[9]发现豚鼠注射庆大霉素后出现CLN对CAP抑制作用的可逆性消除。Henson等[4]报告庆大霉素可阻断CLN对耳蜗共振和阻尼的抑制作用。Avan等[10]通过耳声发射检测进一步证明庆大霉素对MOC系统机能具有阻断作用。作者的初步研究发现，全身应用阿托品或庆大霉素后给予CLN与不给CLN时的N1潜伏期差缩短，振幅比增高，表明CLN对CAP的抑制作用消除。阿托品和庆大霉素两组均于用药后30min开始消除其抑制作用，庆大霉素组48h后逐渐恢复，而阿托品组48h后抑制作用的消除效应仍存在，表明M受体和N受体阻断剂均对MOC系统机能产生阻断作用，且M受体阻断剂的作用时间更长。本文结果初步证实了Ach是沙鼠MOC系统的主要神经递质，通过M和N两种受体发挥作用。该结果为今后深入研究MOC系统对听觉生理和病理活动的调控机制提供了重要的实验依据。
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参考文献
1 Warr WB. Organization of olivocochlear efferent systems in mammals. In: DB Webster, AN Popper, RR Fay(eds), Mammalian Auditory Pathway: Neuroanatomy, Handbook of Auditory Research, New York: Springer, 1992:410～448
2 Liberman MC. Rapid assessment of sound-evoked olivocochlear feedback: Suppression of compound action potentials by contralateral sound. Hear Res, 1989,38:47～56
3 Henson MM, Xie DH, Wynne RH, et al. The course and distribution of medial efferent fibers in the cochlea of the mustached bat. Heart Res, 1996,102:99～15
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4 Henson OW, Jr, Xie DH, Keating AW, et al. The effect of contralateral stimulation on cochlear resonance and damping in the mustached bat: the role of the medial efferent system. Heart Res, 1995,86:111～124
5 谢鼎华，伍伟景.庆大霉素对豚鼠耳蜗复合动作电位的影响：传出神经系统的作用.中国耳鼻咽喉-颅底外科杂志，1997，3：132～136
6 Kujawa SG, Glattke TJ, Fallon M, et al. A nicotinic-like receptor mediates suppression of distortion product otoacoustic emissions by contralateral sound. Hear Res, 1994,74:122～134
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7 Xie DH, Henson OW, Jr, Henson MM. Efferents neural control of cochlear mechanics: effects of muscarinic receptor antagonist on cochlear resonance and damping of the cochlear partition. 中国耳鼻咽喉-颅底外科杂志，1996，2：172～177
8 Takeuchi S, Wangemann P. Aminoglycoside antibiotics inhibit Maxi-K+ channel is isolated cochlear efferent nerve terminals. Hear Res, 1993,67:13～19
9 Smith DW, Erre JP, Aran JM. Rapid, reversible elimination of medial olivocohclear efferent function following single injections of gentamicin in the guinea pig. Brain Res, 1994,652:243～248
10 Avan P, Erre JP, Da Costa DL, et al. The efferent-mediated suppression of otoacoustic emissions in awake guinea pigs and its reversible blockage by gentamicin. Exp Brain Res, 1996,109:9～16, http://www.100md.com