小脑顶核－下丘脑神经纤维投射的形态学观察
作者：吴亚芳，毛伟峰，邱一华，彭聿平
【摘要】 目的：揭示小脑顶核与下丘脑之间的神经纤维联系。方法：用生物素化葡聚糖胺（biotinylated dextran amine, BDA）顺行追踪小脑顶核神经元投射至下丘脑的路径和终止部位。电毁损小脑上脚交叉中顶核投射至下丘脑的神经纤维，然后再用生物素化葡聚糖胺（BDA）顺行追踪观察小脑顶核-下丘脑之间神经元投射。结果：小脑顶核注射BDA后第8 d，在用3,3-二氨基联苯胺（DAB）和Nissl染色的脑切片上，观察到顶核神经元发出的神经纤维在小脑上脚中行走，并经小脑上脚交叉后主要到达对侧下丘脑外侧区。电毁损小脑上脚交叉处顶核投射至下丘脑的神经纤维再用生物素化葡聚糖胺（3,3'-diaminobenzidin,BDA）顺行追踪观察小脑顶核-下丘脑之间神经元投射后第8 d，从小脑顶核发出的BDA阳性神经纤维在小脑上脚交叉处终止，在之后的两侧小脑上脚内均未发现走行的神经纤维，在下丘脑外侧区、后区及室旁核等区域也未见到明显的BDA阳性神经纤维。结论：小脑顶核神经元的轴突可直接投射至下丘脑，主要是下丘脑外侧区，这可能成为小脑影响机体其他功能的途径。
【关键词】 小脑－下丘脑投射 小脑顶核 下丘脑 生物素化葡聚糖胺 电毁损
[Abstract] Objective: To study the neural pathway connection between the cerebellar fastigial nuclei (FN) and the hypothalamus. Methods: Biotinylated dextran amine (BDA) was infused into one side of cerebellar FN and 8 days later, the routes and ending locations of the projections from cerebellar FN neurons to hypothalamus were observed. A technology of electrolytic lesion was used to destroy the projections of cerebellar FN neurons to hypothalamus in decussation of superior cerebellar peduncle (xscp). Results: Subsequent to an injection of BDA into unilateral FN, FN-hypothalamic projections passed through the superior cerebellar peduncle, crossed in its decussation and then entered the hypothalamus. These fibres were terminated primarily in lateral hypothalamic area. On the eighth day after electrolytic lesion of the fibres in xscp, the FN-hypothalamic projections were damaged and there were no visible BDA-positive endings in hypothalamus. Conclusion: The cerebellar FN neurons may project directly to the hypothalamus through the xscp, which probably is the pathway mediating the modulation of certain functions by the cerebellum.
[Key words] Cerebellohypothalamic projection; Cerebellar fastigial nucleus; Hypothalamus; Biotinylated dextran amine; Electrolytic lesion
近20年来，研究者发现小脑参与调节心血管、呼吸、消化、泌尿及免疫等非躯体性的活动。1998年，Ghoshal等毁损大鼠小脑绒球小结叶导致造血细胞因子分泌减少、外周血中白细胞数减少、抗体应答减弱等[1]。由于小脑核团的神经元轴突组成的离核纤维是小脑功能输出的唯一途径，因而研究小脑核团在非躯体调节中的作用途径具有重要意义。
已知下丘脑是自主神经系统和内分泌系统的较高级中枢。研究表明下丘脑是免疫功能调节的最重要中枢之一[2,3]。神经解剖学的研究揭示小脑与下丘脑之间存在着直接的双向神经纤维联系[4,5]。我们实验室以前的研究说明，小脑顶核毁损引起淋巴细胞的功能增强，下丘脑中神经递质谷氨酸含量减少[6]，提示小脑影响免疫功能的途径有可能是通过小脑－下丘脑的路径实现，但要进一步证实这一设想需要更深入的研究。
1 材料与方法
1．1 动物 SD大鼠，体重200±20 g，雌雄兼用，由南通大学实验动物中心提供。动物分笼饲养，自由饮水和进食。动物房温度控制在22 ℃。
1．2 小脑顶核内注射生物素化葡聚糖胺（biotinylated dextran amine, BDA）追踪剂 大鼠用复合麻醉剂4 ml/kg进行腹腔注射，复合麻醉剂由水合氯醛4.25 g、硫酸镁2.12 g、戊巴比妥钠886 mg、100℅乙醇14.25 ml、丙二醇33.80 ml、双蒸水51.95 ml配制而成。动物麻醉后，固定于脑立体定位仪上（David Kopf 902-A，美国）。根据Paxinos和Watson[7]大鼠脑立体定位图谱，顶核坐标为：A/P：前囟后12.2~12.4 mm；L/R：中线旁开0.9~1.0 mm；H：前囟下6.2~6.4 mm。单侧顶核以0.01 μl/min的速度缓慢推注10％ BDA 0.1 μl，留针10 min，徐徐起针，缝合创面。每只大鼠肌注20×104 U青霉素钠预防感染。术后常规饲养8 d。
1.3 电损毁小脑上脚交叉 大鼠麻醉和固定的方法同上。根据Paxinos和Watson[7]大鼠脑立体定位图谱，小脑上脚交叉的坐标：A/P：前囟后7.4~7.6 mm；L/R：0 mm；H：前囟下7.8~8.0 mm。毁损电极为外径0.6 mm、内芯裸露0.5 mm的同心圆电极，连接YC-2型程控刺激器电刺激仪（成都仪器厂），通以直流电，强度0.5 mA，持续10 s，电毁损后留针10 min，徐徐启针[8]。再以1.2中同样的方法在单侧顶核缓慢推注10％ BDA 0.1 μl，手术后常规饲养8 d。
1.4 脑组织固定、切片及其3,3-二氨基联苯胺（diaminobenzidine, DAB）染色和Nissl染色 上述术后8 d的大鼠进行4％多聚甲醛灌注，取脑固定。KA毁损顶核的脑组织作小脑冠状冰冻切片，片厚30 μm，用1％焦油紫进行Nissl染色。BDA神经束路追踪动物的脑组织作小脑至下丘脑的连续切片，片厚40 μm，切片间隔作Nissl染色或DAB染色。
1.5 主要观察指标 光学纤维镜下观察免疫组化阳性的神经纤维及神经末梢。
2 结 果
2.1 小脑顶核神经元轴突投射至下丘脑的路径及终止部位的组织学观察 小脑一侧顶核内微量注射BDA后第8 d，在DAB染色切片上，可见BDA注射部位为棕红色的密集区（图1 A1）；注射部位的密集区基本限定在单侧顶核内，其中可见被标记的神经元。BDA标记的阳性神经纤维形似条索状或点状，在小脑上脚中行走（图1 B、C），神经纤维在小脑上脚交叉中交叉至对侧（图1 D、E），继续走行于小脑上脚中（图1 F）。BDA标记的小脑顶核神经纤维终末呈结节状膨大（图1 G），终止于下丘脑的外侧区（图1 G）、后区（图1 H）及室旁核（图1 I），但以外侧区为最多。
2.2 电毁损小脑上脚交叉后的组织学观察 电毁损小脑上脚交叉后第8 d，DAB染色可见，从小脑顶核发出的BDA阳性神经纤维在小脑上脚交叉处终止（图2 A），在之后的两侧小脑上脚内均未发现走行的神经纤维，在下丘脑外侧区、后区及室旁核等区域也未见到明显的BDA阳性神经纤维（图2 B、C）。假毁损小脑上脚交叉后，可见到小脑顶核神经元发出的轴突经小脑上脚交叉后继续行走（图2 D），直至下丘脑，与前述未进行小脑上脚交叉手术的神经纤维行走路径和终止部位相似。
3 讨 论
由于小脑与免疫器官之间没有直接的神经联系，因此，小脑必须通过其它中枢和外周途径来调节淋巴细胞功能。Haines等[4]发现在小脑与下丘脑之间存在着直接的神经投射，即小脑－下丘脑投射和下丘脑－小脑投射。在本研究中，我们进行BDA顺行神经束路追踪的实验发现，小脑顶核神经元的轴突经小脑上脚和小脑上脚交叉直接投射到下丘脑，并主要终止于下丘脑外侧区。这些结果与Haines等报道的结果相符，并进一步明确了大鼠小脑顶核与下丘脑之间直接的神经纤维投射的走行路径和终止部位。
我们应用电毁损技术，在小脑上脚交叉部位局限性地毁损顶核至下丘脑的投射神经纤维，然后进行BDA顺行神经束路追踪检测，发现这一电毁损有效地破坏了顶核神经元投射至下丘脑的纤维。这结果从另一角度证实顶核神经元的轴突经小脑上脚交叉投射至下丘脑。我们实验室以前的研究结果显示KA毁损双侧小脑顶核导致T淋巴细胞增殖加强和NK细胞杀伤活性增强的同时，下丘脑中的谷氨酸含量明显降低，说明下丘脑参与介导小脑顶核对淋巴细胞功能的调节作用[6,9]。
综上所述， 小脑顶核发出神经纤维投射直接投射至下丘脑，结合我们实验室以前的研究结果提示该通路可能参与介导小脑顶核对免疫功能的调节作用。
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