Electroacupunctureinterventiononmechanismofcerebralischemiainratswithmiddlecerebralarteryoccusion (MCAO)
YANG Yunrongl,F(xiàn)ENG Hui’,GUAN Huazong2
'RehabilitationDeparment,uuiCentralHospital,anghai,hina;Depatmentfrevntieedicine,aa Hospital Afiliated to Shanghai UniversityofTraditional Chinese Medicine,Shanghai2ooo5o,China.
[Abstract]Objective:ToobservetheeffectofelectroacupunctureontheexpressionofHtrA1inastrocyteswithinthe hippocampaltissueofratswithacutecerebralinfarction.Methods:Twenty-fourmaleSDratswereselectedandrandomly divided intothesham-operation,model,andelectroacupuncturegroups,with8ratsineachgroup.Themodel and electroacupuncturegroupsunderwentrightmidlecerebralarteryoclusion(MCAO)modelingviatheintraluminal filament occlusionmethod.Thesham-operationgroupreceivedidenticalsurgical exposurewithout filamentinsertion.Twenty-fourhours aftersuccesful modeling,ratsintheelectroacupuncturegroupreceivedelectroacupuncture treatmentatBaihui(GV2o)and Shenting(GV24)using dense-disperse waveswithalternating frequencies of2/15 Hz andacurrent intensityof 1.5–2 mA. Cerebralblodflowchangesastrocyteexpressionandactivationstatus,HrAlmRNAlevels,HtrAlproteinexpressonlevels, and TNF- α ,IL- 1β ,and IL-6 levels of three groups were measured and compared seven days after the operation.Results: WesternblotingshowedthatHtrA1expressioninthemodelgroupwassignificantlyincreasedcomparedtothesham-operation and electroacupuncture groups(both Plt;0.05 ).Quantitative real-time PCR (qRT-PCR)showed that HtrA1 mRNA expression level in the electroacupuncture group was significantly lower than that in the model group( Plt;0.05 ).ELISA showed that the model group had the elevated levels of TNF- α ,IL- 1β ,and IL-6 compared to the sham-operation group (all Plt;0.05 ),while the electroacupuncture group had the reduced levels of TNF- α,lL-1lβ ,and IL-6 compared to the model group(all Plt;0.05 ). Conclusions:lectroacupuncturecanleviateijuryproerologicalfuctioancerebralbloodflondpst inflammatoryresponseandthemechanismmaybeassociatedwiththeinibitionof HtrA1proteinexpressionandsuppressonof astrocyte polarization.
[Keywords] Electroacupuncture;Astrocytes;Cerebral ischemia reperfusion;Cerebral infarction
腦卒中已成為全球范圍內(nèi)造成殘疾甚至死亡的主要疾病之一[1],其中,缺血性腦卒中(cerebral ischemicstroke,CIS)是最常見的類型,也是最具神經(jīng)破壞性的疾病之一[2]。臨床常采用溶栓法治療CIS,用于恢復(fù)大腦血液供應(yīng),但治療過(guò)程中易造成缺血再灌注損傷[3]。大腦中動(dòng)脈栓塞(middle cerebral arteryocclusion,MCAO)模型是一種常用的大鼠腦缺血模型,用于研究CIS[4]。該模型通過(guò)在大鼠大腦中動(dòng)脈上進(jìn)行永久性結(jié)扎或部分結(jié)扎,使大腦發(fā)生缺血性損傷,模擬腦卒中的病理生理過(guò)程[5]。抑制CIS患者早期神經(jīng)炎癥反應(yīng),促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù),可顯著減輕缺血性腦損傷,減輕患者家庭及社會(huì)負(fù)擔(dān)[6-8]。研究表明,電針可明顯改善腦缺血患者的神經(jīng)功能與炎癥狀況[9-10],但對(duì)其生物分子層面的研究并不深入。
星形膠質(zhì)細(xì)胞(astrocytes,AS)是大腦中最豐富的細(xì)胞,也是主要的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞之—[11-12]。AS在中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后活化并改變其細(xì)胞特性,成為反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞(reactiveastrocytes,RAS)。RAS為促炎型膠質(zhì)細(xì)胞,能應(yīng)對(duì)多種神經(jīng)受損,被視為一種表征中樞神經(jīng)系統(tǒng)存在結(jié)構(gòu)性疾病的病理指示。高溫需求絲氨酸蛋白酶A1(hightemperaturerequirementserineproteaseA1,HtrA1)是前腦AS的新標(biāo)志物,在神經(jīng)膠質(zhì)生成過(guò)程中 HtrAI 基因的缺失加速了AS的分化[13]。電針可改善MCAO模型大鼠神經(jīng)功能可能與誘導(dǎo)AS激活有關(guān)[1o]?;诖?,本研究擬采用電針治療右側(cè)MCAO模型大鼠,觀察其療效及電針后AS的極化情況。
1材料與方法
1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
選取成年雄性SD大鼠24只(交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供),體質(zhì)量 250~320g ,每籠4只,于 23°C,12h 光/暗循環(huán)的環(huán)境飼養(yǎng),自由獲取水和食物。鼠飼養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)過(guò)程遵守《中國(guó)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理?xiàng)l例》。本研究獲得交通大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物與醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審批(批號(hào):2019027)。
1.2 儀器與試劑
采用一次性無(wú)菌針灸針(華佗牌一次性針灸針,規(guī)格 0.25mm×13mm ,蘇州醫(yī)療用品廠有限公司)、HANS-200E韓氏穴位神經(jīng)刺激儀(南京濟(jì)生醫(yī)療科技有限公司)、ABIStepOnePlus實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)(polymerasechainreaction,PCR)儀(美國(guó)應(yīng)用生物系統(tǒng)公司)、Zeiss熒光共聚焦顯微鏡(德國(guó)卡爾蔡司)、高通量組織研磨器SCIENTE-48(寧波新芝公司),以及天根反轉(zhuǎn)錄試劑和熒光定量PCR試劑盒、賽默飛HtrA1抗體、賽默飛BCA蛋白定量試劑盒、注射用六氟化硫微泡(聲諾維)等。
1.3分組及干預(yù)方法
24只大鼠隨機(jī)分為假手術(shù)組、模型組和電針組各8只。假手術(shù)組僅分離右側(cè)頸總動(dòng)脈、頸外動(dòng)脈、頸內(nèi)動(dòng)脈及翼腭動(dòng)脈,不進(jìn)行線栓阻塞,直接縫合。模型組及電針組均建立MCAO模型,并于血流阻塞2h 后拔除線栓,實(shí)現(xiàn)再灌注。模型組常規(guī)飼養(yǎng),不接受電針治療。電針組術(shù)后 24h ,選取百會(huì)穴、神庭穴施以疏密波電針干預(yù),頻率 2/15Hz ,電流強(qiáng)度 1.5~ 2mA ,強(qiáng)度逐漸加到大鼠耳朵輕微抖動(dòng)、不嘶叫,刺激時(shí)間 30min 。
1.4 檢測(cè)指標(biāo)
1.4.1神經(jīng)功能缺損評(píng)估3組大鼠分別在術(shù)后24h (電針干預(yù)前)和術(shù)后7d行改良神經(jīng)嚴(yán)重程度評(píng)分(modified neurological severity score,mNSS)。mNSS評(píng)分主要包括運(yùn)動(dòng)(6分)感覺(2分)、反射(4分)和平衡(6分)4個(gè)方面的得分,得分越高代表?yè)p傷越嚴(yán)重。
1.4.2腦血管彩色多普勒超聲檢測(cè)術(shù)后7d麻醉大鼠、剃除雙側(cè)大腦顱頂區(qū)域被毛,于冠狀縫向顱骨后部 4mm ,距矢狀縫兩側(cè) 3mm 處使用牙科鉆打開兩側(cè)顱骨暴露腦組織,將激光多普勒探頭用生物速凝膠固定于硬腦膜,在尾部打入對(duì)比劑(注射用六氟化硫微泡, 0.01mL/100g,3.5mL/h) ,調(diào)試儀器檢測(cè)并記錄大鼠腦部血流。
1.4.3蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)超聲檢測(cè)后,取大鼠缺血半暗帶 10mg ,放射免疫沉淀分析裂解液裂解后,離心取上清液。采用二喹啉甲酸法檢測(cè)蛋白濃度。取 25μg 蛋白十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳分離,將蛋白轉(zhuǎn)印至聚偏二氟乙烯轉(zhuǎn)印膜上。 10% 脫脂奶封閉 1.5h,HtrA1(1:1000) 和甘油醛-3-磷酸脫氫酶( (1:2000) 抗體 4°C 冰箱搖床過(guò)夜孵育,Tris緩沖鹽溶液 + 吐溫20清洗3遍后,鼠抗和兔抗 (1:2000) 室溫孵育 2h 。Tris緩沖鹽溶液 + 吐溫20清洗后,采用增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光法檢測(cè)蛋白條帶并拍照。
1.4.4免疫熒光染色取材后將切片漂洗滴加一抗膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)(1:200), 4°C 孵育過(guò)夜。次日二抗孵育1h,漂洗后貼片滴加含 4′ ,6-二基-2-苯基咪啶(DAPI)的封片液, 4°C 過(guò)夜晾干。在每張免疫熒光染色切片中隨機(jī)選取3個(gè)視野 (×20) ,使用ImageJ1.8.0軟件計(jì)算免疫熒光染色蛋白平均表達(dá)光密度值。
1.4.5實(shí)時(shí)熒光定量PCR使用trizol法從大鼠腦組織或培養(yǎng)細(xì)胞中分離總RNA。使用賽默飛逆轉(zhuǎn)錄酶,用 1μg 總RNA生成cDNA,并用于定量實(shí)時(shí)熒光定量PCR。PCR在Realplex2熱循環(huán)儀中進(jìn)行。以甘油醛-3-磷酸脫氫酶為內(nèi)部對(duì)照,在各組之間進(jìn)行比較,對(duì)基因表達(dá)水平進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。所有實(shí)時(shí)熒光定量PCR研究至少行3個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)。
1.4.6ELISA檢測(cè)將腦組織勻漿后,加入裂解液,以 30 000r/min 離心速度在 4°C 下離心 15min ,分裝,-20°C 保存。采用ELISA試劑盒檢測(cè)上清液中炎癥因子腫瘤壞死因子 σα(TNF-αε) )、白介素-1β(IL-1β)、白介素-6(IL-6)蛋白濃度。
1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)分析
采用SPSS26.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。采用GraphPadPrism8.3.0軟件繪制相應(yīng)圖表。計(jì)量資料以 表示,2組數(shù)據(jù)比較行獨(dú)立樣本 Φt 檢驗(yàn),3組比較行單因素方差分析,3組間兩兩比較行LSD檢驗(yàn)。以 Plt;0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2結(jié)果
2.1模型組與電針組 mNSS 評(píng)分的比較
缺血再灌注后 24h 和7d,采用 mNSS 評(píng)分法進(jìn)行評(píng)估: ① 術(shù)后 24h (電針組干預(yù)前),模型組與電針組mNSS評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義( P=0.965 );② 術(shù)后7d,電針組mNSS評(píng)分顯著低于模型組( P= 0.003)(圖1)。
圖1模型組與電針組mNSS評(píng)分的比較注: mNSS 評(píng)分為改良神經(jīng)嚴(yán)重程度評(píng)分
2.2 術(shù)后7d3組大鼠腦部血流的改變
術(shù)后7d,假手術(shù)組大鼠雙側(cè)腦血流雖不對(duì)稱但較豐富;模型組與假手術(shù)組比較,雙側(cè)血流下降,患側(cè)(右側(cè))較健側(cè)(左側(cè))更低;電針組電針干預(yù)后雙側(cè)血流優(yōu)于模型組(圖2)。
圖2術(shù)后7d3組大鼠腦部血流影像注:圖2a為假手術(shù)組,圖2b為模型組,圖2c為電針組。紅色代表血流朝向探頭方向,藍(lán)色為遠(yuǎn)離探頭方向,粉色框中為患側(cè)與健側(cè)對(duì)比區(qū)域
2.3術(shù)后7d3組大鼠缺血半暗帶 HtrAl 表達(dá)水平 的比較
術(shù)后7d,與假手術(shù)組相比,模型組HtrA1表達(dá)水平顯著升高( (Plt;0.01) ;與模型組相比,電針組顯著降低 (Plt;0.01) 。從轉(zhuǎn)錄層面來(lái)看,與蛋白趨勢(shì)一致(圖3)。
2.4術(shù)后7d3組大鼠ASGFAP陽(yáng)性活化的比較
各組大鼠冰凍切片采用GFAP熒光染色,采用AS標(biāo)志物GFAP標(biāo)記活化的AS。與模型組相比,電針組干預(yù)后顯著抑制了AS活化( Plt;0.01 (圖4,5)。
2.5術(shù)后7d3組大鼠炎癥因子水平的比較
模型組炎癥因子TNF- ∝ IL-1β、IL-6均明顯高于假手術(shù)組和電針組(均 Plt;0.05 (圖6)。
3討論
電針療法是將中醫(yī)學(xué)治療手段和現(xiàn)代電刺激治療相結(jié)合的方法,電針是在針刺腧穴“得氣”后,將針連接電針治療儀,與電刺激有機(jī)結(jié)合通過(guò)毫針作用于人體一定部位[14],臨床治療范圍較廣。其治療腦卒中療效顯著[15]。多項(xiàng)研究表明電針干預(yù)在腦卒中相關(guān)后遺癥中發(fā)揮了顯著作用[16-21]。電針治療可改善急性CIS神經(jīng)功能損傷,療效優(yōu)于單純西醫(yī)治療[16.21-22]。針灸療法和/或結(jié)合康復(fù)方案,可顯著提高CIS患者的生活質(zhì)量,較單純康復(fù)治療更有效。電針是治療CIS的一種重要的非藥物性療法,常用來(lái)治療缺血再灌注損傷,其療效的發(fā)揮與調(diào)控AS極化及激活密切相關(guān)[16,21-22]。楊靜等[23]研究表明, 2/15Hz 和 2/30Hz 的疏密波能激發(fā)腦缺血的耐受性,從而產(chǎn)生腦保護(hù)效果。這一發(fā)現(xiàn)與電針預(yù)處理對(duì)大鼠缺血再灌注后炎性因子及細(xì)胞凋亡的影響研究結(jié)果相吻合,后者也證實(shí)了采用特定頻率 (2/15Hz 的疏密波可誘導(dǎo)腦缺血耐受,減輕腦損傷。缺血再灌注后大鼠會(huì)出現(xiàn)神經(jīng)行為學(xué)缺損癥狀,如患側(cè)前后肢屈曲、肌張力增高、抓握力下降,甚至行走時(shí)向一側(cè)不自主轉(zhuǎn)圈。本研究證實(shí)電針可顯著改善腦卒中后大鼠的神經(jīng)功能。
圖3術(shù)后7d3組大鼠缺血半暗帶的高溫需求絲氨酸蛋白酶 A1(HarA1 表達(dá)水平注:圖3a為蛋白質(zhì)印跡法HtrAl 的蛋白條帶;圖3b為實(shí)時(shí)熒光定量PCR的 HtrAl 蛋白條帶的柱狀圖;圖3c為實(shí)時(shí)熒光定量PCR的HtrA1mRNA相對(duì)表達(dá)量柱狀圖
圖43組大鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞(AS)的GFAP與DAPI免疫熒光雙標(biāo)染色注:GFAP為膠質(zhì)纖維酸性蛋白,DAPI為4',6-二胱基-2-苯基咪啶。紅色為GFAP陽(yáng)性表達(dá),藍(lán)色為DAPI陽(yáng)性表達(dá),Merge為GFAP與DAPI的合并圖。箭頭所示為活化AS
圖5免疫熒光統(tǒng)計(jì)直方圖注:GFAP為膠質(zhì)纖維酸性蛋白圖63組缺血再灌注后炎癥因子比較注:圖6a示白介素-6(的蛋白濃度,圖6b示腫瘤壞死因子- Δ∝(TNF-α) 的蛋白濃度,圖6c示白介素-1β(IL-1β)的蛋白濃度
本研究ELISA檢測(cè)結(jié)果顯示:缺血再灌注后7d,模型組大鼠神經(jīng)功能損傷嚴(yán)重,腦部血流較假手術(shù)組減少,同時(shí)缺血半暗帶中炎癥因子TNF- σ?α∝ 、IL-1β、IL-6表達(dá)明顯高于假手術(shù)組,可能與缺血再灌注損傷有關(guān),還可能阻礙神經(jīng)功能的恢復(fù)。而電針干預(yù)后,電針組大鼠神經(jīng)功能恢復(fù)良好,腦部血流較模型組增多,缺血半暗帶中炎癥因子TNF- ∝ 、IL-1β、IL-6明顯低于模型組,表明電針在缺血再灌注的過(guò)程中具有抑制炎癥的作用。
與神經(jīng)元相比,AS的缺血耐受性更強(qiáng)[10.13],其通過(guò)參與調(diào)節(jié)離子穩(wěn)態(tài)、維持血-腦脊液屏障、減輕興奮性毒性及促進(jìn)缺血后神經(jīng)組織的再生與修復(fù),為重建神經(jīng)功能完整性提供可能的途徑,可作為CIS治療的潛在靶標(biāo)[22,24]。 HtrAl 屬于絲氨酸蛋白酶家族,是一種熱休克誘導(dǎo)的蛋白質(zhì),在高溫下充當(dāng)?shù)鞍酌?,以幫助在熱休克期間去除未折疊的蛋白質(zhì)。HtrA1下調(diào)促進(jìn)細(xì)胞運(yùn)動(dòng),而其表達(dá)增強(qiáng)時(shí)減弱細(xì)胞運(yùn)動(dòng)[22,24]。腦損傷誘導(dǎo)RAS中 HtrAl 的表達(dá),內(nèi)皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞增殖增加。
綜上所述,電針干預(yù)可有效下調(diào)MCAO模型大鼠梗死區(qū) HtrAl 蛋白的表達(dá),可能與電針抑制AS激活及炎癥因子的表達(dá)有關(guān)。
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(收稿日期 2024-07-28)
中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合影像學(xué)雜志2025年4期