孫芳園,耿 歡,盧 明,周嘉奕,雷 鳴
(上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬第七人民醫(yī)院,上海 200137)
膿毒癥是由感染誘導(dǎo)的全身炎癥反應(yīng)綜合征,是患者進(jìn)入重癥監(jiān)護(hù)室的重要病因。及時(shí)控制感染、減輕患者機(jī)體高強(qiáng)度炎癥反應(yīng),糾正酸堿失衡循環(huán)障礙等是挽救患者生命的關(guān)鍵內(nèi)容[1]。雖然現(xiàn)代醫(yī)學(xué)已經(jīng)取得了很大進(jìn)展,但膿毒癥的發(fā)病率仍然在上升,嚴(yán)重的膿毒癥和膿毒休克是目前危重病患者死亡的主要原因,其死亡率高達(dá)28%~50%[2]?,F(xiàn)已證實(shí)膿毒癥的發(fā)生發(fā)展與免疫功能紊亂有關(guān),并可進(jìn)一步引起機(jī)體器官功能衰竭;而膽堿能抗炎途徑是近年來發(fā)現(xiàn)的一種膽堿能神經(jīng)及其遞質(zhì)調(diào)節(jié)或?qū)谷硌装Y反應(yīng)的途徑[3]。相關(guān)研究結(jié)果表明,迷走神經(jīng)興奮膽堿能抗炎途徑可明顯抑制由內(nèi)毒素和失血引起的促炎因子的釋放及全身炎癥反應(yīng),因此,該途徑對(duì)于膿毒癥的治療意義重大[4]。伴隨著中醫(yī)技術(shù)的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)的中醫(yī)療法也逐漸被用于治療膿毒癥,中醫(yī)針刺對(duì)機(jī)體免疫具有雙向調(diào)節(jié)作用,對(duì)提高機(jī)體免疫功能、防止感染和過敏性疾病、抗腫瘤等有很大的應(yīng)用價(jià)值,但是臨床上認(rèn)為電針治療膿毒癥的機(jī)制可能是通過抗炎、調(diào)節(jié)免疫功能和保護(hù)臟腑功能實(shí)現(xiàn)的。Toll樣受體(Toll—like receptors,TLRs)家族能有效地識(shí)別病原體,參與機(jī)體免疫反應(yīng),有研究表明[5],TLRs信號(hào)通路異常激活是膿毒癥發(fā)生和發(fā)展的重要原因[6]。TLR4能識(shí)別多種類型的微生物,涉及到革蘭陰性菌、陽性菌、分枝桿菌、螺旋體以及某些病毒的免疫應(yīng)答。其中,脂多糖是革蘭陰性桿菌細(xì)胞壁的主要成分,它能被免疫系統(tǒng)的模式識(shí)別受體所識(shí)別,并能刺激多種炎性介質(zhì)的釋放,導(dǎo)致全身性炎癥反應(yīng)綜合征[7]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),機(jī)體在感染革蘭陰性桿菌后,粗面脂多糖先結(jié)合到血清脂多糖結(jié)合蛋白上,再結(jié)合到細(xì)胞表面的CD14分子上,將TLR4/MD2與脂多糖結(jié)合蛋白-CD14三體復(fù)合物傳遞給TLR4/MD2,最終活化TLR4信號(hào)傳導(dǎo);而光面脂多糖則與TLR4直接相互作用,激活信號(hào)傳導(dǎo),提示TLR4對(duì)膿毒癥的發(fā)病起著重要作用[8-9]。為探究針灸是否能通過TLRs信號(hào)通路調(diào)節(jié)膿毒癥病情,本研究開展如下研究。
1.1.1 實(shí)驗(yàn)大鼠 由上海中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供。56只SPF級(jí)SD雄性大鼠,10周齡,體質(zhì)量(200±20)g。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào):SCXK(蘇)2015~0001。
1.1.2 主要儀器 美國(guó)BD公司流式細(xì)胞儀;德國(guó)Eppendorf公司RS232C型核酸測(cè)定儀;上海安亭科學(xué)儀器DDL-5冷凍離心機(jī);德國(guó)Eppendorf公司5804R型低溫超速離心機(jī);血細(xì)胞分析儀。
1.1.3 主要試劑 Total RNA提取試劑(No.D312)、RT-PCR試劑盒購(gòu)自Thermo公司;RNase-free引物均購(gòu)自RaKaRa公司;免抗鼠TLR4及NF-κΒ多克隆抗體為美國(guó)Santa Cruz公司提供;腫瘤壞死因子-α(Tumor Necrosis Factor-α,TNF-α)ELISA試劑盒、白介素-6(interleukin-6,IL-6)ELISA試劑盒均購(gòu)自上海西塘試劑公司。
選擇成年雄性SD大鼠,體質(zhì)量250 g左右,任意選取8只不做任何處理,正常飼養(yǎng),作為空白對(duì)照組,48只大鼠采用盲腸結(jié)扎穿孔術(shù)(Cecal ligation and puncture,CLP)制備膿毒癥模型。具體制備方式:采用20 g/L戊巴比妥鈉麻醉試驗(yàn)大鼠,麻醉滿意后,沿大鼠腹正中線作一1.5 cm長(zhǎng)切口,盲腸根部結(jié)扎盲腸,18號(hào)針反復(fù)3次穿通盲腸,形成盲腸漏,留置橡皮引流條用以貫通盲腸,以防針孔閉合。處理完畢后,將盲腸放置回腹腔,逐層縫合腹壁切口。
采用隨機(jī)數(shù)字表法將48只膿毒癥模型大鼠均分為電針組與假電針組。其中電針組大鼠按照《實(shí)驗(yàn)針灸學(xué)》《大鼠穴位圖譜的研制》中所提供的方法找到大鼠雙側(cè)足三里穴及關(guān)元穴,進(jìn)行電針刺激治療。大鼠雙側(cè)足三里穴定位于膝關(guān)節(jié)外后側(cè),腓骨小頭下5 mm處,關(guān)元穴位于大鼠腹部臍下約25 mm處,臍平雙髂脊連線中點(diǎn)。找準(zhǔn)穴位后適當(dāng)標(biāo)注,直刺5~7 mm,電刺激頻率為4~20 Hz,脈沖密度0.5 ms、強(qiáng)度1 mA,連續(xù)刺激30 min,1次/d。連續(xù)干預(yù)3 d。假電針組大鼠進(jìn)行非經(jīng)非穴刺激,選擇足三里穴外側(cè)旁開0.5 cm處及關(guān)元穴外開0.5 cm處,給予相同頻率及強(qiáng)度的電刺激,連續(xù)干預(yù)3 d。
1.4.1 各組大鼠外周血單核細(xì)胞內(nèi)TLR4及NK-κΒ表達(dá) ①采用淋巴細(xì)胞分離液分離外周血單核細(xì)胞(Peripheral blood mononuclear cell,PBMC),加入1 mL Trizol靜置10 min裂解,然后加200 μL氯仿,上下顛倒混勻15 s,室溫靜置5 min,12 000 rpm離心5 min,然后取上層水相中的液體于無RNA酶EP管中(勿取下層紅色液體),加入預(yù)冷異丙醇500 μL,上下顛倒混勻,-20 ℃放置1 h,再存放于4 ℃,12 000 rpm離心15 min,棄上清液,加入1 mL預(yù)冷的75 %乙醇洗滌,4 ℃,12 000 rpm,離心15 min,去上清液,重復(fù)兩次,待出現(xiàn)白色RNA時(shí)加10 μL DEPC水,放于58 ℃助溶5 min,將已提取出的RNA取1 μL用Nanodrop 2000進(jìn)行濃度和純度檢測(cè),然后放于-80 ℃保存待用;②利用Thermo Fermentas反轉(zhuǎn)錄試劑盒的說明書操作步驟進(jìn)行RNA反轉(zhuǎn)錄,分別取RNA 2 μg,Oligo(dT)1 μL,DEPC 8 μL;在PCR儀進(jìn)行65 ℃ 5 min,4 ℃ 5 min反應(yīng),最終得到產(chǎn)物即為目的cDNA,放于-20 ℃保存待用;③TLR4及NF-κΒ(Nuclear factor kappa binding,NF-κΒ)mRNA相對(duì)表達(dá)量。通過核酸蛋白檢測(cè)確定總RNA純度與濃度,若純度比值在1.8~2.0間認(rèn)為純度適合。其中引物序列:TLR4:5′-TGCTCAGACATGGCAGTTTC-3′,5′-TCAAGGCTTTTCCATCCAAC-3′;NF-κΒ:5′-AGTTGAGGGGACTTTCCCAGGC-3′,3′-TCAACTCCCCTGAAAGGGTCCG-5′。取總cDNA、上游和下游引物各1 μL,加入試劑盒其他成分。反應(yīng)條件為:95 ℃保持5 min,94 ℃保持30 s,55~65 ℃保持30 s,72 ℃保持1 min,40個(gè)循環(huán)擴(kuò)增;在延伸過程中收集熒光。
1.4.2 各組大鼠外周血T淋巴細(xì)胞亞群占比 采用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)外周血T淋巴亞群CD3+、CD4+及CD8+表達(dá)水平。取大鼠尾靜脈血液2 mL,放于EDTA-K2抗凝真空采血管內(nèi),然后取兩個(gè)流式專用管,其中一個(gè)裝入待測(cè)標(biāo)本,另一個(gè)加入CD4-FITC/CD8-PE/CD3-APC,再加入全血100 μL,混勻。放置在室溫下,避光孵育15 min,加入FACSL血液2 mL,放置在室溫,避光孵育10 min,300 g離心5 min,棄上清液。PBS洗滌細(xì)胞兩次,300 g離心5 min,棄上清液。最后上機(jī)檢測(cè),分析結(jié)果。
1.4.3 各組大鼠外周血炎癥因子水平 參照ELISA試劑盒說明書,用包被緩沖液稀釋血清抗原至最適濃度,取100 μL加于微反應(yīng)板孔中,4 ℃過夜或37 ℃水浴2~3 h。移去包被液,板孔用洗滌緩沖液洗3次,5 min/次。每孔加入100 μL一定稀釋倍數(shù)的被檢血清,37 ℃作用1~2 h加入待檢樣品及后續(xù)試劑。洗滌去掉游離未結(jié)合反應(yīng)物,每孔加入稀釋緩沖液稀釋的酶結(jié)合物100 μL,37 ℃作用1~2 h。加入酶檢測(cè)底物50 μL,溫育30 min后洗滌,再先后加入顯色劑A 50 μL、顯色劑B 50 μL,輕輕震蕩混勻,37 ℃避光顯色15 min。每孔加入100 μL生物素化的抗人TNF-α、IL-6抗體,終止反應(yīng)(藍(lán)色立轉(zhuǎn)黃色)后15 min內(nèi)以空白孔調(diào)零,用酶標(biāo)比色計(jì)(芬蘭雷勃公司)450 nm測(cè)定吸光度(OD),計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)曲線檢測(cè)TNF-α、IL-6濃度。
1.4.4 各組大鼠中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值(Neutrophils lymphocytes ratio,NLR) 血球分析儀進(jìn)行血常規(guī)檢查,應(yīng)用電阻法和激光計(jì)數(shù)法的原理,對(duì)白細(xì)胞進(jìn)行分類計(jì)數(shù),計(jì)算NLR。取一小滴(米粒大小)大鼠靜脈血置于干凈玻片上的一端;用干凈推玻片的一端放在血滴前方,將推玻片略微向后移動(dòng),使其與血滴接觸,讓血滴在載玻片的夾角之間平均分散,然后用30 °~45 °角不加壓力,平穩(wěn)地推至另一端,制成均勻的血膜薄片;將血片干后,滴上瑞氏染液,使蓋滿整個(gè)血膜片,約半分鐘后再加一倍蒸餾水,輕搖玻片,待5~10 min后,用凈水緩洗去染液,洗凈后用玻片上的染玻片,洗去染邊溢出,以免染邊溢出。先在低倍鏡下觀察染好晾干的血片的細(xì)胞染色和分布情況,然后用油鏡進(jìn)行分類,分類時(shí)要按一定的順序;將所見的細(xì)胞分別記下,直至總數(shù)100個(gè),計(jì)算各類細(xì)胞所占的百分比。
對(duì)比3組大鼠外周血PBMC表面TLR4表達(dá)水平,發(fā)現(xiàn)電針組及假電針組大鼠外周血TLR4表達(dá)水平均顯著高于空白對(duì)照組大鼠,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),且電針組大鼠外周血TLR4水平顯著低于假電針組,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表1。
表1 3組大鼠外周血PBMC表面TLR4表達(dá)水平
對(duì)比3組大鼠TLR4表面NK-κΒ mRNA相對(duì)表達(dá)量,發(fā)現(xiàn)電針組及假電針組大鼠外周血TLR4表面NK-κΒ mRNA相對(duì)表達(dá)量均顯著高于空白對(duì)照組大鼠,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),但電針組大鼠外周血TLR4表面NK-κΒ mRNA相對(duì)表達(dá)量顯著低于假電針組,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見圖1、表2。
表2 3組大鼠TLR4表面NK-κΒ mRNA相對(duì)表達(dá)量比較
對(duì)比3組大鼠外周血T淋巴細(xì)胞亞群,發(fā)現(xiàn)電針組及假電針組大鼠外周血CD3+、CD4+及CD4+/CD8+水平均顯著低于空白對(duì)照組大鼠,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),3組CD8+水平無顯著性差異(P>0.05),但電針組大鼠外周血CD3+、CD4+及CD4+/CD8+水平均顯著高于假電針組,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表3。
表3 3組大鼠外周血T淋巴細(xì)胞亞群比較
對(duì)比3組大鼠外周血炎癥因子及NLR水平,發(fā)現(xiàn)電針組及假電針組大鼠外周血TNF-α、IL-6及NLR水平均顯著高于空白對(duì)照組大鼠,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),但電針組大鼠外周血TNF-α、IL-6及NLR顯著低于假電針組,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表4。
表4 3組大鼠外周血炎癥因子及NLR水平比較
膿毒癥大多由于宿主自身對(duì)外界感染造成的一種失控免疫反應(yīng),導(dǎo)致器官出現(xiàn)功能性障礙,其作為前急危重癥病人死亡的主要誘因,也是目前威脅人類生命的最主要的問題之一[10]。根據(jù)流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果,膿毒性休克患者病死率達(dá)40 %以上,其致死機(jī)制多種多樣,心肌抑制是引起機(jī)體血流動(dòng)力學(xué)惡化的重要原因,而膿毒癥能夠誘發(fā)心肌損傷、心肌抑制,最終造成死亡[11]。
Toll樣受體屬于Ⅰ型跨膜受體家族,是機(jī)體的固有免疫受體,TLR4是該家族中最重要的模式識(shí)別受體,TLR4能識(shí)別多種微生物,參與多種病原菌的免疫反應(yīng)。孫姍姍等[12]研究發(fā)現(xiàn),TLR4及c-Jun氨基末端(JNK)信號(hào)通路被激活后可導(dǎo)致炎癥反應(yīng)及細(xì)胞凋亡,證實(shí)TLR4相關(guān)信號(hào)通路參與膿毒癥心肌損傷。孫雪東等[13]研究發(fā)現(xiàn),抑制TLR4相關(guān)信號(hào)通路可緩解膿毒癥所致的大鼠肺損傷,并減少相關(guān)炎癥因子的釋放,進(jìn)而緩解膿毒癥大鼠病情。大量研究亦證實(shí),TLR4能通過髓樣分化蛋白88(Myeloid differentiation factor88,MyD-88)依耐性反應(yīng)通路及非MyD-88依耐性反應(yīng)通路,激活淋巴細(xì)胞,促進(jìn)促炎性因子釋放,上調(diào)刺激信號(hào)因子,進(jìn)而參與膿毒癥的發(fā)生及發(fā)展[14-15]。以上研究均證實(shí),TLR4相關(guān)信號(hào)通路是膿毒癥發(fā)生與發(fā)展的重要通路。
臨床上膿毒癥以革蘭陰性桿菌感染為主,TLR4作為革蘭陰性桿菌及其產(chǎn)物識(shí)別的關(guān)鍵因子,也是連接內(nèi)在免疫和獲得性免疫的橋梁。當(dāng)發(fā)生膿毒癥時(shí),所釋放的毒素和發(fā)炎介質(zhì)都能作用于機(jī)體的免疫系統(tǒng),從而激活TLR4的信號(hào)傳導(dǎo)功能,引起一系列的信號(hào)傳遞,如TNF-α、IL-6及IL-8等促炎細(xì)胞因子的釋放,這些毒素和發(fā)炎介質(zhì)再一次激活機(jī)體的免疫系統(tǒng),兩者互為因果,導(dǎo)致炎癥介質(zhì)過度釋放,最終導(dǎo)致膿毒癥。所以,如何影響TLR4的表達(dá)以及下游信號(hào)通路的傳導(dǎo)成為膿毒癥治療的關(guān)鍵[16]。當(dāng)前,有關(guān)TLR4與膿毒癥免疫抑制相關(guān)的研究主要是通過各種干預(yù)措施來切斷膿毒癥的反應(yīng)鏈,從而減輕膿毒癥引起的機(jī)體損傷,改善預(yù)后[17]。張烈等[18]亦發(fā)現(xiàn)經(jīng)血液濾過治療后,膿毒癥患者的血中炎性因子水平和外周血單核細(xì)胞TLR4 mRNA、TLR4miRNA-146a表達(dá)發(fā)生了顯著變化,與治療前相比,外周血單核細(xì)胞TLR4miRNA-146a表達(dá)水平明顯降低,且預(yù)后良好。陳欣等[19]通過分析烏司他丁對(duì)膿毒癥大鼠Toll樣受體4表達(dá)的影響及其機(jī)制,結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組比較,烏司他丁作用下的膿毒癥大鼠的TLR4和NF-KB水平明顯下降,且心肌損傷程度明顯改善。Kim SJ等[20]觀察干燥花蕾提取物HS-23對(duì)膿毒癥大鼠肝臟、肺組織中TLR4蛋白、TLR4 mRNA的表達(dá)的影響,結(jié)果表明,HS-23對(duì)TLR4 mRNA的表達(dá)有抑制作用,血清中各種炎性細(xì)胞因子水平下降,膿毒癥小鼠膿毒癥小鼠的細(xì)菌清除率提高,膿毒癥引起MODS增加。上述試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)TLR4參與膿毒癥的形成和發(fā)展。降低TLR4的表達(dá),阻斷TLR4在細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo),可以降低毒素和炎性介質(zhì)的釋放,從而阻斷炎癥反應(yīng)鏈,改善預(yù)后。
隨著臨床醫(yī)療技術(shù)的不斷提高,膿毒癥患者感染控制情況及最終存活率較以往得到明顯提高,但依舊有一部分膿毒癥患者經(jīng)常規(guī)治療干預(yù)后無效。為響應(yīng)國(guó)家號(hào)召,中醫(yī)學(xué)近年來逐漸應(yīng)用于臨床多種疾病的治療,脾胃是中焦,為全身臟腑功能的樞紐,在現(xiàn)代研究中,脾胃功能失調(diào)與膿毒癥有密切的關(guān)系。足三里與足陽明胃經(jīng)合穴,是調(diào)整胃腸功能的穴位,該穴位有調(diào)節(jié)脾胃清濁、氣機(jī)升降和陰陽調(diào)和的作用,使大便自通,毒邪隨之而去[21]。由于免疫功能紊亂是膿毒癥致病機(jī)制中重要的組成部分,通過電針刺激與免疫相關(guān)的足三里穴與關(guān)元穴可能在促進(jìn)膿毒癥康復(fù)中具有積極意義。此外,電針是神經(jīng)電刺激與中醫(yī)針灸的結(jié)合,電針療法在中醫(yī)毫針的基礎(chǔ)上,使用脈沖發(fā)生器,通過毫針對(duì)應(yīng)穴位進(jìn)行持續(xù)穩(wěn)定、精確且可控的電刺激治療[22]。
本研究采用盲腸結(jié)扎穿孔術(shù)制備膿毒癥大鼠模型后將其均分為兩組,并分別對(duì)兩組膿毒癥大鼠進(jìn)行電針刺激足三里穴及關(guān)元穴治療及假電針刺激,干預(yù)3 d后,采集實(shí)驗(yàn)大鼠外周血,檢測(cè)發(fā)現(xiàn),與空白對(duì)照組大鼠相比,膿毒癥模型大鼠外周血PBMC表面TLR4表達(dá)水平及NK-κΒ mRNA相對(duì)表達(dá)量均明顯上升,且膿毒癥模型大鼠炎癥因子TNF-α、IL-6等炎癥因子也大量釋放,提示膿毒癥大鼠TLRs/NK-κΒ信號(hào)途徑異?;罨?,該途徑通過釋放大量炎癥細(xì)胞因子促進(jìn)膿毒癥的發(fā)生及發(fā)展。這可能是因?yàn)樽闳镅ㄊ亲汴柮魑附?jīng)合穴,刺激該穴位能治虛勞證,而關(guān)元穴為人體元?dú)庵荆碳ぴ撗苷駣^腎氣,調(diào)節(jié)機(jī)體免疫網(wǎng)絡(luò)[23]。早期臨床研究發(fā)現(xiàn)電針足三里可改善膿毒癥病人早期出現(xiàn)目標(biāo)性腸道通應(yīng)。通過膽堿能途徑,可闡釋電針足三里抑制炎癥反應(yīng)及保護(hù)臟器的作用機(jī)制,即興奮副交感膽堿能神經(jīng),抑制交感膽堿能神經(jīng)。用電針刺激足三里穴可顯著降低膿毒癥大鼠促炎因子的水平,二胺氧化酶活性可減輕腸組織水腫及功能損害,而對(duì)抗炎因子的水平無明顯影響,而用電針前切斷雙側(cè)迷走神經(jīng)干可顯著降低電針的抗炎及保護(hù)作用[24]。與此同時(shí),膿毒癥模型大鼠外周血T淋巴細(xì)胞亞群占比也發(fā)生了明顯的改變,其CD3+、CD4+、CD4+/CD8+水平明顯降低,提示機(jī)體免疫力明顯降低,存在免疫抑制現(xiàn)象。但研究表示,與假電針治療組的膿毒癥大鼠相比,經(jīng)電針刺激足三里穴及關(guān)元穴的膿毒癥模型大鼠外周血TLR4、NK-κΒ mRNA相對(duì)表達(dá)量及細(xì)胞炎癥因子水平均明顯下降,NLR水平也明顯降低,其中NLR是一種檢測(cè)便捷的炎癥指標(biāo)。此外,T淋巴細(xì)胞亞群CD3+、CD4+及CD4+/CD8+水平較假電針組明顯上升,以上研究結(jié)果提示,電刺激治療可能通過調(diào)整TLR4/NK-κΒ信號(hào)通路、減少炎癥因子的釋放和減輕機(jī)體免疫抑制,幫助膿毒癥康復(fù)。但膿毒癥致病機(jī)制復(fù)雜,其相關(guān)的信號(hào)通路較多,本研究受限于實(shí)驗(yàn)條件,僅對(duì)電針療法對(duì)TLR4/NK-κΒ信號(hào)通路的影響進(jìn)行了研究,雖最終證實(shí)電針療法可通過TLR4/NK-κΒ信號(hào)通路調(diào)節(jié)膿毒癥模型大鼠機(jī)體炎癥反應(yīng)及免疫功能,但這可能不是電針治療膿毒癥的唯一作用機(jī)制。
綜上所述,電針刺激足三里穴與關(guān)元穴可能通過TLR4/NK-κΒ信號(hào)通路減少炎癥因子的釋放并減少免疫抑制,促進(jìn)膿毒癥康復(fù)。