劉 軍 ，劉曉莉，喬德才

紋狀體神經(jīng)元的生理功能及其對(duì)運(yùn)動(dòng)中樞疲勞調(diào)控研究進(jìn)展

劉 軍1，2，劉曉莉1，喬德才1

眾多研究認(rèn)為，中樞神經(jīng)系統(tǒng)不能對(duì)運(yùn)動(dòng)肌產(chǎn)生或維持有效的神經(jīng)沖動(dòng)是運(yùn)動(dòng)中樞疲勞的原因之一。機(jī)體通過(guò)易化系統(tǒng)和抑制系統(tǒng)調(diào)節(jié)初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層對(duì)外周的運(yùn)動(dòng)輸出，基底神經(jīng)節(jié)在易化系統(tǒng)中占有重要地位。紋狀體是基底節(jié)接收和整合信息的門戶，主要接受來(lái)自皮層和丘腦的谷氨酸（Glu）和來(lái)自于黑質(zhì)的多巴胺（DA）能神經(jīng)元投射，同時(shí)受到γ-氨基丁酸（GABA）和膽堿能（Ach）中間神經(jīng)元的調(diào)節(jié)，還受腺苷、NO、5羥色胺（5-HT）等神經(jīng)遞質(zhì)或/和調(diào)質(zhì)的共同調(diào)節(jié)。諸多信號(hào)在紋狀體中等棘狀神經(jīng)元（MSNs）經(jīng)DARPP-32等信號(hào)分子整合后，通過(guò)紋狀體黑質(zhì)神經(jīng)元（直接通路）和紋狀體蒼白球神經(jīng)元（間接通路）發(fā)出投射，最終通過(guò)2條通路的平衡完成對(duì)運(yùn)動(dòng)的精確調(diào)控。就國(guó)內(nèi)外關(guān)于紋狀體的生理功能及運(yùn)動(dòng)疲勞時(shí)紋狀體可能的調(diào)控機(jī)制作一較為系統(tǒng)的綜述，為相關(guān)領(lǐng)域研究人員提供參考。

紋狀體；MSNs；DA受體；腺苷2A受體；DARPP-32；運(yùn)動(dòng)中樞疲勞

疲勞研究始于勞動(dòng)疲勞，隨著對(duì)研究的不斷細(xì)化和深入，后來(lái)逐漸開(kāi)始關(guān)注疾病后的疲勞和運(yùn)動(dòng)性疲勞。在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，疲勞被定義為一種時(shí)間相關(guān)的最大力量生成能力（The maximal force-generation）下降的現(xiàn)象[1]，一般表現(xiàn)為最大隨意收縮（maximal voluntary contraction，MVC）能力的減退。在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，NOAKES經(jīng)過(guò)多年研究認(rèn)為，疲勞是一種源于大腦的用來(lái)調(diào)控運(yùn)動(dòng)行為的情緒，以確保整個(gè)機(jī)體的自穩(wěn)態(tài)，提出“中樞管理模式”（central governor model）學(xué)說(shuō)[2]。在持續(xù)疲勞收縮期間，自主激活不斷下降，源頭在于運(yùn)動(dòng)皮層的上游不能發(fā)放足夠有效的神經(jīng)沖動(dòng)[3]。機(jī)體通過(guò)調(diào)節(jié)易化系統(tǒng)（facilitation system）和抑制系統(tǒng)（inhibition system）對(duì)初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層（primary motor cortex，M1）驅(qū)動(dòng)而決定對(duì)外周的運(yùn)動(dòng)輸出[4]。運(yùn)動(dòng)時(shí)，來(lái)自于外周的感覺(jué)輸入到達(dá)中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS），激活抑制系統(tǒng)限制運(yùn)動(dòng)輸出，而動(dòng)機(jī)輸入通過(guò)基底神經(jīng)節(jié)（basal ganglion）激活易化系統(tǒng)增加運(yùn)動(dòng)輸出。顯然，基底神經(jīng)節(jié)在對(duì)于運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)上面占據(jù)中心地位。

紋狀體是基底節(jié)主要的信息輸入結(jié)構(gòu)，接受來(lái)自于皮層和丘腦的興奮性谷氨酸（glutamate，Glu）能投射后，向蒼白球外側(cè)部（GPe）和黑質(zhì)網(wǎng)狀部-蒼白球內(nèi)側(cè)部（GPi-SNr）發(fā)出GABA（gamma-aminobutyric acid，γ-氨基丁酸）能投射，同時(shí)也是中腦多巴胺（dopamine，DA）神經(jīng)元的主要投射位點(diǎn)。已有研究表明，包括尾核和殼核在內(nèi)的背側(cè)紋狀體在決策過(guò)程，尤其是動(dòng)作選擇和通過(guò)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知和動(dòng)機(jī)信息整合后的動(dòng)作啟始中具有重要作用[5]。

1 紋狀體本身復(fù)雜的細(xì)胞構(gòu)筑為精確調(diào)控提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

嚙齒類動(dòng)物，紋狀體神經(jīng)元大約由95%的中型棘狀神經(jīng)元（medium-sized spiny neurons，MSNs）和 5%的中間神經(jīng)元組成。MSNs可以進(jìn)一步細(xì)分為2個(gè)亞群，即紋狀體黑質(zhì)（striatonigral）神經(jīng)元（直接通路）和紋狀體蒼白球（striatopallidal）神經(jīng)元（間接通路）。紋狀體黑質(zhì)神經(jīng)元表達(dá)有高水平的D1型DA受體和膽堿能的M4型受體，直接投射向GPi-SNr；紋狀體蒼白球神經(jīng)元高表達(dá)有D2型DA受體和腺苷（adenosine，A）A2A受體，投射向GPe（在嚙齒類為蒼白球）。MSNs的樹(shù)突棘接受來(lái)自皮層和丘腦的神經(jīng)終末形成不對(duì)稱突觸[6]。每個(gè)MSNs接受和會(huì)聚5～10 000個(gè)來(lái)自不同神經(jīng)元的興奮性輸入，同時(shí)也接受紋狀體GABA能和膽堿能中間神經(jīng)元的輸入，對(duì)中間神經(jīng)元抑制非常敏感。中間神經(jīng)元至少包含3種類型：大的膽堿能無(wú)棘神經(jīng)元，已被證明與神經(jīng)元的緊張性激活有關(guān)[7]；中型無(wú)棘且表達(dá)有PV（parvalbumin）的GABA能神經(jīng)元，在功能分類上與快速尖鋒放電（fast-spiking，F(xiàn)S）中間神經(jīng)元有關(guān)[8]；共表達(dá)有神經(jīng)肽Y（neuropeptide Y，NPY）、生長(zhǎng)抑素（somatostatin，SOM）和一氧化氮合酶（NOS）的中間神經(jīng)元，這類神經(jīng)元在功能上和低閾值尖鋒放電（low-threshold spiking，LTS）神經(jīng)元關(guān)系密切[8]（見(jiàn)圖1）。

圖1 紋狀體在皮層-基底神經(jīng)節(jié)-丘腦回路中的門控作用Figure1 The role of striatum on gate-control for cortico-basal ganglia thalamocortical loops

1.1 皮層和丘腦谷氨酸對(duì)紋狀體神經(jīng)元的調(diào)控

紋狀體黑質(zhì)神經(jīng)元（D1-MSNs）接受來(lái)自于感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層的Glu能輸入后，發(fā)出軸突到丘腦運(yùn)動(dòng)核的GABA能GPi和SNr神經(jīng)元被抑制；而紋狀體蒼白球神經(jīng)元（D2-MSNs）也可以接受來(lái)自于皮層Glu能的投射，然后抑制GPe的GABA能蒼白球神經(jīng)元，于是丘腦底核（STN）的Glu能神經(jīng)元被去抑制，后者進(jìn)一步激活位于GPi和SNr的抑制性輸出。一般認(rèn)為，激活直接通路可以促進(jìn)動(dòng)作選擇和運(yùn)動(dòng)，激活間接通路導(dǎo)致皮層運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)減少而抑制運(yùn)動(dòng)。

利用細(xì)胞特定類型的全細(xì)胞電壓鉗記錄技術(shù)，可以在細(xì)菌人工染色體（bacterial artificial chromsomes，BAC）轉(zhuǎn)基因小鼠上觀察到D1-和D2-MSNs的不同生理特征。D2-MSNs有更高的NMDA/AMPA比值，另外，相比D1-MSNs有更高的配對(duì)脈沖比（paired-pulse ratio，PPR），這提示，到達(dá)D2-MSNs的皮層紋狀體輸入對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放具有更強(qiáng)的調(diào)控能力[9]。到目前為至，對(duì)于丘腦紋狀體投射的了解仍然遠(yuǎn)少于皮層紋狀體投射。有學(xué)者觀察到，丘腦紋狀體突觸NMDA/AMPA比值低于皮層紋狀體突觸，在丘腦紋狀體的軸突和D1/D2-MSNs之間形成的突觸之間也不存在顯著差異[10]。

1.2 紋狀體內(nèi)部中間神經(jīng)元的調(diào)控

1.2.1 局部GABA能神經(jīng)元的調(diào)控 紋狀體的GABA能中間神經(jīng)元對(duì)于MSNs和鄰近的中間神經(jīng)元都形成前饋性質(zhì)的抑制性突觸連接。盡管與背側(cè)紋狀體中間神經(jīng)元的數(shù)量相比，MSNs數(shù)量少得多，但可以通過(guò)GABA能傳遞對(duì)MSNs施加強(qiáng)大的抑制作用[10]。相比MSNs，F(xiàn)SIs（快速尖鋒放電神經(jīng)元）更容易接受來(lái)自皮層的信息并做出反應(yīng)，然后對(duì)所有類型的MSNs施加快速的抑制影響，在BAC轉(zhuǎn)基因小鼠的研究中，F(xiàn)SIs更優(yōu)先作用于D1-MSNs[11]。此外，GABAA受體對(duì)D1-和D2-MSNs的作用存在顯著差異，電流通過(guò)GABAA受體抑制D2-MSNs對(duì)皮層紋狀體刺激做出反應(yīng)，而易化D1-MSNs并使之去極化。NPY-LTS因與MSNs、膽堿能中間神經(jīng)元和FSIs之間的連接更為稀疏，所以調(diào)控作用相對(duì)較弱。但在DA缺損狀態(tài)下，GABA能通過(guò)LTS對(duì)MSNs的抑制作用增強(qiáng)[12]。

1.2.2 Ach對(duì)中間神經(jīng)元和MSNs的調(diào)控 乙酰膽堿（acetylcholine，ACh）是由紋狀體內(nèi)無(wú)棘大膽堿能中間神經(jīng)元分泌的神經(jīng)調(diào)質(zhì)。N型乙酰膽堿受體（nicotinicACh receptors，nAChR）主要在突觸前DA能神經(jīng)末梢表達(dá)，可以通過(guò)啟動(dòng)去極化和鈣信號(hào)調(diào)節(jié)而增強(qiáng)DA釋放[10]。到達(dá)DA能末梢的Ach被膽堿脂酶迅速水解，防止nAChR失敏，允許膽堿能活動(dòng)繼續(xù)有效調(diào)節(jié)DA軸突末梢，并以動(dòng)作電位依賴的方式釋放DA[13]。此外，膽堿能中間神經(jīng)元能夠募集不同的GABA能回路去調(diào)飾MSNs的輸出能力。Ach可以通過(guò)nAChR直接去極化FSIs，進(jìn)而通過(guò)在FSI終末的突觸前M型Ach受體（mAChR，毒蕈堿受體）減弱對(duì)MSNs的GABA能抑制[14]。

1.3 中腦DA對(duì)紋狀體神經(jīng)元的調(diào)控

中腦DA能神經(jīng)支配修飾紋狀體MSNs、GABA能和膽堿能中間神經(jīng)元。DA受體可分為D1樣（D1和D5受體）或D2樣（D2，D3和D4）。利用BAC小鼠，可以清楚地顯示表達(dá)D1和D2受體的MSNs在形態(tài)學(xué)和樹(shù)突興奮性方面的差異[15]。D1受體富集于投向直接通路的MSNs，起興奮作用；而D2受體主要定位于間接通路MSNs，有抑制效果。DA通過(guò)這2種受體調(diào)節(jié)2條通路的平衡。

總的來(lái)說(shuō)，DA通過(guò)D1受體修飾直接通路MSNs，目的在于增加尖鋒放電和胞體的去極化，通過(guò)D2受體信號(hào)減少突觸前Glu釋放。DA也可以修飾局部GABA能神經(jīng)元，F(xiàn)SIs可以由DA通過(guò)D2樣受體興奮。研究也證實(shí)，D5受體激活可以對(duì)FSIs膜電位去極化，而D2受體激動(dòng)劑可以減低FSIs突觸前GABA能神經(jīng)傳遞[16]。DA還可以通過(guò)D2樣受體修飾膽堿能中間神經(jīng)元，D2受體激活可以通過(guò)抑制電壓依賴性Na+通道而抑制膽堿能自發(fā)放電活動(dòng)，通過(guò)超極化激活環(huán)核苷酸門控陽(yáng)離子通道2（hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channels，HCN2）降低超極化激活的去極化電流[17]。

1.4 腺苷A2A受體對(duì)紋狀體神經(jīng)元的調(diào)控

腺苷（adenosine，A）有4種受體，A1、A2A、A2B和A3，除A2A較集中的表達(dá)在基底節(jié)中外，其余3種在腦中有較廣泛的分布。A2A受體在紋狀體高表達(dá)，特別是集中于D2-MSNs的樹(shù)突棘上，尤其是在Glu能突觸附近。Glu能突觸在樹(shù)突棘的頭部，而DA能的傳入在樹(shù)突棘的頸部，這種解剖結(jié)構(gòu)是DA和腺苷對(duì)樹(shù)突棘Glu能有效調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)[18]。在分子層面，A2AR偶聯(lián)Gs激活A(yù)C，興奮神經(jīng)元活動(dòng)，拮抗DA通過(guò)D2受體對(duì)AC的抑制。最近的研究發(fā)現(xiàn)，A2A受體和D2受體形成二聚體從而影響后者的信號(hào)通路。另外，紋狀體膽堿能神經(jīng)元的神經(jīng)末梢也可以表達(dá)A2AR，調(diào)控Ach的釋放，從而影響到GABA能投射神經(jīng)元的活性；紋狀體A2A受體和mGlu5受體也存在共定位和協(xié)同作用，聯(lián)用兩者拮抗劑可以增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)行為[19]。A2A受體興奮可以降低DA的神經(jīng)傳遞和對(duì)D2受體的親和力。所以A2A受體在對(duì)紋狀體GABA能投射神經(jīng)元的輸出調(diào)節(jié)上具有重要作用。

2 DARPP-32對(duì)紋狀體信息的整合

多巴胺和cAMP調(diào)節(jié)的磷蛋白（dopamine-and cAMP-regulated phosphoprotein，DARPP-32）在DA信息傳遞及整合中具有重要作用，在尾、殼核MSNs的胞質(zhì)中均有密集表達(dá)。DARPP-32的生物學(xué)功能主要通過(guò)其氨基酸序列中的4個(gè)磷酸化位點(diǎn)，即Thr34（蘇氨酸殘基）、Thr75、Ser102（絲氨酸殘基）和Ser137的磷酸化和去磷酸化完成其復(fù)雜的雙向調(diào)節(jié)功能，包括改變膜上的離子通道狀態(tài)、轉(zhuǎn)錄因子活性、上調(diào)或者下調(diào)基因表達(dá)，也與完成獎(jiǎng)賞、運(yùn)動(dòng)等生理功能密切相關(guān)[20]。PKA/PKG（蛋白激酶A/G）、CDK5（cyclin dependent kinase-5）可以分別磷酸化Thr34和Thr75位點(diǎn)，而PP-2B（calcineurin，鈣調(diào)磷酸酶）和PP-2A可以分別對(duì)上述位點(diǎn)去磷酸化。CK2（caseine kinase 2）和CK1可以分別磷酸化Ser102和Ser137位點(diǎn)，這2個(gè)位點(diǎn)的磷酸化又可以促進(jìn)Thr34磷酸化水平，而Thr75磷酸化可以抑制PKA對(duì)Thr34的磷酸化。所以，Thr34的磷酸化在DARPP-32發(fā)揮生理作用時(shí)占有中心地位，但其主要影響因素PKA和PP-2B又受到其他蛋白激酶和蛋白磷酸酶的調(diào)節(jié)，后者的活化和抑制與神經(jīng)元上接受到的神經(jīng)遞質(zhì)或調(diào)質(zhì)的種類、數(shù)量及受體數(shù)量和活化程度等因素密切相關(guān)。

背側(cè)紋狀體MSNs既受到前面提及的DA、GABA、Glu、腺苷、阿片肽、Ach、神經(jīng)緊張素（Neurotensin，NT）、膽囊收縮素（CCK）等的調(diào)節(jié)，還受到5羥色胺（5-HT）、NO等調(diào)節(jié)。MSNs接受到信息后，通過(guò)偶聯(lián)不同的G蛋白或者改變離子通道構(gòu)象，進(jìn)一步上調(diào)或者下調(diào)cAMP/cGMP或Ca2+等胞內(nèi)第二信使的濃度，再通過(guò)PKA/PKG使Thr34磷酸化或者通過(guò)PP-2B使Thr34去磷酸化。Thr34的磷酸化是PP-1的強(qiáng)效抑制劑，后者在胞內(nèi)可以完成對(duì)受體、離子通道、轉(zhuǎn)錄因子、ATP酶、遞質(zhì)合成限速酶等的調(diào)節(jié)功能[21]。

3 紋狀體對(duì)運(yùn)動(dòng)中樞疲勞的調(diào)控

在研究PD、亨廷頓病、肌張力障礙等疾病后疲勞產(chǎn)生的病理機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)，紋狀體功能失調(diào)是其產(chǎn)生的主要原因，于是紋狀體對(duì)于運(yùn)動(dòng)及疲勞的調(diào)控得到關(guān)注和重視。在一項(xiàng)對(duì)疲勞前后大鼠新紋狀體神經(jīng)元自發(fā)放電記錄的實(shí)驗(yàn)中觀察到，疲勞后，高頻放電神經(jīng)元數(shù)量明顯增加，且這些神經(jīng)元主要位于紋狀體外側(cè)深部區(qū)域[22]。另外一項(xiàng)采用金屬微電極對(duì)力竭運(yùn)動(dòng)過(guò)程中大鼠紋狀體神經(jīng)元局部場(chǎng)電位（local field potentials，LFPs）記錄的研究中觀察到，在力竭運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，紋狀體LFPs活動(dòng)具有階段性特征，放電頻率先逐漸升高、再逐漸降低至力竭[23]。這從一定程度上證實(shí)了紋狀體確實(shí)參與了對(duì)運(yùn)動(dòng)疲勞的調(diào)控。

3.1 紋狀體神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)疲勞的調(diào)控

更多的研究是圍繞紋狀體內(nèi)DA、5-HT、GABA、Glu等神經(jīng)遞質(zhì)的代謝對(duì)疲勞的調(diào)控而展開(kāi)的，其中又以對(duì)DA的研究和爭(zhēng)議較多。但比較一致的結(jié)論是，適量運(yùn)動(dòng)會(huì)使DA含量及釋放增加，后來(lái)進(jìn)一步明確，紋狀體是增加的主要腦區(qū)之一[24]。但在力竭時(shí)，DA的變化和角色則存在爭(zhēng)議，一些研究認(rèn)為，力竭時(shí)紋狀體DA或僅有上升趨勢(shì)（王斌等，2002），或增加10%（侯莉娟等，2010），或增加27.35%[25]，或增加50%（楊東升等，2011）等。這部分是因?yàn)闇y(cè)試方法不同（組織勻漿的總含量和微透析細(xì)胞外液中的釋放量之間的差異），而且有些文獻(xiàn)在討論中顯然忽略了運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間對(duì)結(jié)果的影響。但也有很多文獻(xiàn)認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)期間DA的增加只與運(yùn)動(dòng)動(dòng)物的姿勢(shì)、方向和速度有關(guān)，而與動(dòng)物的訓(xùn)練狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)方式、持續(xù)時(shí)間和性別等因素?zé)o關(guān)[24]，不過(guò)這些文獻(xiàn)多是集中于2000年之前的研究。近年來(lái)的研究，更多還是支持中樞疲勞的產(chǎn)生與DA的下降是緊密相關(guān)的[24，26]?；谶@樣的假設(shè)，通過(guò)增加DA的合成、刺激細(xì)胞外DA的釋放、抑制DA的重?cái)z取，或者直接刺激DA神經(jīng)元和/或DA受體等方式都被研究用于延緩運(yùn)動(dòng)疲勞，其中有一些已經(jīng)成功應(yīng)用于實(shí)踐[24]。如前所述，紋狀體的DA對(duì)于基底節(jié)的2條通路有直接的調(diào)節(jié)與控制作用，DA下降會(huì)使基底節(jié)不能通過(guò)丘腦對(duì)皮層發(fā)放有效的神經(jīng)沖動(dòng)[27]。據(jù)此也有理由認(rèn)為，DA下降是疲勞誘使因素之一。而在對(duì)5-HT的研究上，結(jié)論則是一致的，疲勞時(shí)紋狀體5-HT含量增高，且5-HT/DA比值升高，后者則被公認(rèn)為是更能有效反應(yīng)中樞疲勞的敏感指標(biāo)。

運(yùn)動(dòng)期間，5-HT的增加可以通過(guò)抑制DA系統(tǒng)而誘發(fā)疲勞，5-HT激動(dòng)劑可以阻止運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致DA的增加，而其拮抗劑則可防止在力竭時(shí)DA及其代謝物的下降（BAILEY，1993）。而且有研究發(fā)現(xiàn)，大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可能通過(guò)降低ERK1/2活性和通過(guò)DARPP-32-Thr75磷酸化而抑制PKA活性，從而減弱CREB磷酸化，最終降低基底節(jié)DA信號(hào)的傳遞效率而導(dǎo)致內(nèi)隱記憶損傷（AGUIAR，2010）。力竭運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的活性氧也可能通過(guò)氧化四氫生物喋呤（BH4）而影響苯丙氨酸羥化酶（phenylalanine hydroxylase，PAH）和酪氨酸羥化酶（tyrosine hydroxylase，TH）的活力，導(dǎo)致DA的生成障礙[28]。BDNF能夠刺激DA釋放和增加DA神經(jīng)元的存活，有研究證實(shí)，在健康成年男性運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)至疲勞時(shí)，BDNF短暫增加[29]；另外一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)大鼠黑質(zhì)致密部的喙部BDNFmRNA表達(dá)相比久坐組大鼠明顯增高，其介導(dǎo)對(duì)基底節(jié)DA系統(tǒng)的保護(hù)可能是延緩疲勞的機(jī)制之一[24]。喬德才等（2007）的實(shí)驗(yàn)也取得了與此較為一致的結(jié)果，表明疲勞大鼠紋狀體BDNF顯著上調(diào)。另外，有研究使用微透析方法動(dòng)態(tài)觀察力竭運(yùn)動(dòng)大鼠紋狀體GABA和Glu的動(dòng)態(tài)變化，認(rèn)為，紋狀體內(nèi)Glu和GABA的濃度變化也是導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)疲勞時(shí)神經(jīng)元興奮性改變以及大鼠運(yùn)動(dòng)能力降低的重要原因（喬德才，2011）。

3.2 紋狀體神經(jīng)遞質(zhì)受體及其他因素對(duì)疲勞的調(diào)控

關(guān)于紋狀體的受體及胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及整合對(duì)疲勞的調(diào)控的研究才剛起步，其中又以DA和5-HT受體研究較多。在一項(xiàng)用定量原位雜交技術(shù)檢測(cè)紋狀體5-HT1B自身受體、D2DR突觸后受體和自身受體、D1DR突觸后受體的研究中，研究者將大鼠分為高運(yùn)動(dòng)能力組（HCR）和低運(yùn)動(dòng)能力組（LCR），發(fā)現(xiàn)2組大鼠突觸后5-HT1BmRNA受體在紋狀體無(wú)明顯差異，但中縫背核和中縫正中核的突觸前5-HT1B自身受體在HCR組表達(dá)明顯增高，而中縫核發(fā)出大量的5-HT投射到包括紋狀體在內(nèi)的所有腦區(qū)，提示HCR組可能通過(guò)限制運(yùn)動(dòng)時(shí)5-HT的增高而達(dá)到延緩疲勞的效果；但HCR組在SNc和VTA區(qū)的D2DRmRNA自身受體表達(dá)更高，意味著中腦DA合成受限，而且HCR組在紋狀體背中部喙區(qū)突觸后D2DRmRNA表達(dá)也增高，而在紋狀體其他區(qū)域則無(wú)差異，D1DRmRNA表達(dá)組間沒(méi)有差異。但突觸前，D2DRm-RNA自身受體對(duì)DA的抑制可以被DA激動(dòng)劑（如可卡因或安非他明）所中止。另外，內(nèi)源性的DA調(diào)節(jié)因素還受TH和DAT（dopamine tralasporter，DA轉(zhuǎn)運(yùn)體）的影響，TH增加導(dǎo)致合成增多或DAT降低導(dǎo)致重吸引減少，都可以對(duì)抗D2自身受體對(duì)DA的限制[30]。也有研究證實(shí)，6周跑輪訓(xùn)練可以有效增加TH mRNA的表達(dá)，減少SNc D2DR自身受體mRNA的表達(dá)，增加紋狀體D2DR突觸后受體mRNA的表達(dá)，提示訓(xùn)練可以通過(guò)增強(qiáng)D2受體介導(dǎo)的基底神經(jīng)節(jié)間接通路的調(diào)控而延緩疲勞[24]。

另外，有研究利用核磁共振波譜（magnetic resonance spectroscopy，MRS）技術(shù)觀察男大學(xué)生疲勞前后紋狀體1H譜物質(zhì)的變化后發(fā)現(xiàn)，氮-乙酰天門冬氨酸（NAA）、α-氨基酸（α-Glx）和乳酸（Lac）于運(yùn)動(dòng)前后變化明顯（侯莉娟，2010）。影響紋狀體調(diào)控疲勞的因素還有能量因素，在對(duì)力竭運(yùn)動(dòng)過(guò)程中紋狀體乳酸和葡萄糖的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀察的研究中發(fā)現(xiàn)，力竭時(shí)能量物質(zhì)葡萄糖和乳酸的顯著降低使其不能滿足神經(jīng)元正?；顒?dòng)也是誘導(dǎo)疲勞發(fā)生的重要機(jī)制（楊東升，2009）。

4 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)動(dòng)中樞疲勞的原因之一是，中樞不能產(chǎn)生或維持足夠的神經(jīng)沖動(dòng)到達(dá)工作肌，而基底節(jié)在運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的易化系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。紋狀體是基底節(jié)信息接受和整合的門戶，來(lái)自于皮層和丘腦的Glu神經(jīng)投射和黑質(zhì)的DA投射以及紋狀體中間神經(jīng)元組成的復(fù)雜回路共同調(diào)節(jié)紋狀體的2條輸出通路，通過(guò)運(yùn)動(dòng)丘腦向皮層發(fā)放合適有效的沖動(dòng)而易化運(yùn)動(dòng)。相比近年來(lái)基礎(chǔ)研究對(duì)于紋狀體生理功能研究的快速深入推近，紋狀體在運(yùn)動(dòng)疲勞調(diào)控中的作用研究才剛剛起步，DA、5-HT、GABA、Glu等神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)疲勞的調(diào)控研究相對(duì)較多，有些已經(jīng)取得一定的共識(shí)，如5-HT在疲勞發(fā)生中的作用，但更多的還存在爭(zhēng)議或者認(rèn)識(shí)不清，如DA在中樞疲勞中的作用。另外，紋狀體內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如A2A和D2受體之間相互作用對(duì)于紋狀體傳出通路的影響，疲勞時(shí)紋狀體接受諸多遞質(zhì)、神經(jīng)肽和激素等的信號(hào)變化后內(nèi)部如何整合，并對(duì)細(xì)胞功能產(chǎn)生什么樣的影響，以及紋狀體發(fā)出的直接和間接通路在疲勞調(diào)控中到底如何發(fā)揮作用等都是懸而未決、有待相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者繼續(xù)深入探究的問(wèn)題。

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Physiological Function of Striatal Neurons and Its Modulation to Exercise-Induced Central Fatigue

LIU Jun1，2，LIU Xiaoli1，QIAO Decai1
（1.School of PE and Sport，Beijing Normal University，Beijing 100875，China；2.Dept.of Health Sciences，Xi'an Physical Education Uni?versity，Xi'an 710068，China）

Numerous researches consider that central nervous system can’t drive motor muscles effectively is one of the reasons of exercise induced fatigue.The organism regulates primary motor cortex through facilitation system and inhibitory system，and the basal ganglia play an important role in the facilitation system.The striatum is the key to receive and integrate information in the basal ganglia，mainly receives glutamatergic neurons projection coming from cere?bral cortex and thalamus，it also mainly receives dopaminergic neurons projection which come from substantia nigra，at the same time，the striatum receives regulation of GABAergic and cholinergic interneurons，and it receives co-regulation of neurotransmitters and neuromodulators，such as adenosine，NO and 5-HT and so on.Many signals integrate via DARPP-32 and other signal molecules in striatal medium spiny neurons，afterwards it projects through striatoni?gral neurons（direct pathway）and striatopallidal neurons（indirect pathway），and finally it finishes accurately the control of movement via the balance of the two pathways.The article gives a systematic review of the studies progressing on physiological function of striatal and its possible regulation mechanism in exer?cise-induced central fatigue，in order to provide reference for related researchers.

striatum；medium-sized spiny neurons；dopamine receptor；adenosine A2A receptor；DARPP-32；exercise-induced central fatigue

G 804.2

A

1005-0000（2014）02-161-04

2013-11-16；

2014-03-08；錄用日期：2014-03-09

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：31171138，31340025）；北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：5142012）

劉 軍（1980-），男，甘肅民勤人，講師，在讀博士研究生，研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)疲勞的機(jī)制與調(diào)控；通信作者：?jiǎn)痰虏牛?957-），男，山西呂梁人，博士，教授，研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)生理與神經(jīng)心理學(xué)。

1.北京師范大學(xué)體育與運(yùn)動(dòng)學(xué)院，北京100875；2.西安體育學(xué)院健康科學(xué)系，陜西西安710068。