王雄将,梁英业,卢栋明,唐宏亮,夏 天*
(1.广西中医药大学,广西 南宁 530200;2.广西中医药大学第一附属医院,广西 南宁 530023;3.防城港市中医医院,广西 防城港 538000)
神经病理性疼痛(neuropathic pain,NPP)是由于躯体感觉神经系统的损伤或疾病而直接造成的疼痛[1],因其常引起自发性疼痛、痛觉过敏和痛觉异常等[2],传统药物难以彻底消除疼痛,且长期口服药物容易产生各种不良反应[3-4]。推拿产生的刺激由神经传导[5],本课题组前期研究证实推拿具有较好的镇痛效果,推拿组大鼠经10 d 推拿干预后,细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)水平明显低于L5 脊神经结扎(SNL)造模组,表明推拿可以下调ERK的水平[6-7]。另有研究发现,疼痛的发生和传递可由脊髓背角的ERK通路调控,一旦ERK信号通路被抑制,脊髓背角神经元内囊泡谷氨酸转运体(vesicular glutamate transporters,VGLUTs)的表达水平也明显下降[8-9]。谷氨酸(Glu)作为一种兴奋性神经递质,可以感知、传导和调控外周疼痛信息,与神经病理性疼痛密切相关,VGLUTs 作为Glu 转运体参与Glu 能神经传递过程,与疼痛密切相关[10];目前已知VGLUTs2型囊泡膜谷氨酸转运体(VGLUT2)表达更为活跃,可通过介导谷氨酸的释放来参与疼痛传导[11-13]。本实验研究枢经推拿对SNL大鼠脊髓背角VGLUT2的影响,为探讨推拿的镇痛机制提供实验依据。
1.1 动物 SPF 级SD 大鼠72 只,雄性,体质量250~300 g,由湖南斯莱克景达实验动物有限公司提供,生产许可证号:SCXK(湘)2019-0004;使用许可证:SYXK(桂)2019-0001。饲养环境:单笼喂养,温度为20~25 ℃,光照时间:8:00~20:00;空气湿度:35%~45%。予自由饮用自来水,饲用普通清洁鼠饲料,保持环境清洁。适应性饲养7 d后进行实验。
1.2 试剂 兔抗鼠VGLUT2(批号:ab217943,英国Abcam);兔抗p-actin(批号:ab209857,1∶1 000,英国Abcam);慢病毒HBLV-r-Slc17a6 shRNA1-GFP-PURO[汉恒生物科技(上海)有限公司]。
1.3 仪器 热板痛觉测试仪(型号:Hot Plate Analgesia test;美国IITC Life Science);von Frey 纤维丝(美国Stoelting);二氧化碳恒温孵育箱(型号:Form311;美国Forma);组织包埋机(型号:HistoStar;美国Thermo);石蜡切片机(型号:RM2135;德国Leica);酶标仪(型号:1691130A;美国Bio-Rad);ImageQuant LAS 4000mini凝胶成像系统(型号:ImageQuant LAS 4000mini,美国GE);电泳仪(型号:powerpad系列;美国Bio-Rad)。
2.1 动物分组与造模 将72 只SD 大鼠随机分为空白组、假手术对照组、SNL 模型组各16 只及慢病毒干扰组、假推拿组、枢经推拿组各8只。参照课题组前期研究的结扎L5 脊神经致神经病理性痛的造模方法[14],分别对SNL模型组、慢病毒干扰组、假推拿组和枢经推拿组大鼠进行造模处理。按4 ml/kg 体质量给予10%的水合氯醛腹腔注射麻醉大鼠,将第6 腰椎脊椎左侧横突分离暴露出来,使用咬骨钳将横突和锥体切断,分离筋膜软组织即可见到两根平行走向的脊神经,将内侧支分离出来并用5-0的缝合线(广州博达医疗用品有限公司)双层结扎,最后缝合皮肤。造模后的大鼠出现术侧后肢外翻状及不敢着地,在无任何刺激的情况下,可以观察到大鼠出现自发性的抬足、跛行、趾间距变窄等现象[15],再结合大鼠机械痛域及热痛域检测,可以判断SNL 模型是否成功。假手术对照组大鼠参照SNL 造模方法仅找到两根平行走向的脊神经后暴露创面数分钟,并不予分离和结扎脊神经,最后同造模组操作缝合皮肤。
2.2 干预方法 枢经推拿组、假推拿组及慢病毒干预组在造模7 d 后开始干预,空白组、假手术对照组和SNL模型组不进行干预,正常喂养及观察10 d。
2.2.1 枢经推拿组 选用布袋束缚大鼠,暴露大鼠的双后肢。操作仪器为推拿手法模拟仪(专利号:ZL 200710187403.1),选用直径10 mm 的圆形按摩头,手法选用点、拨、揉法;刺激力量为4 N,作用于大鼠双侧环跳、风市、阳陵泉;每种手法每个穴位干预时长为1 min,每只大鼠总计干预18 min,连续干预10 d。
2.2.2 假推拿组 采用大鼠固定器固定假推拿组大鼠,操作人员用手指轻抚大鼠后背,每鼠每日干预18 min,连续10 d。
2.2.3 慢病毒干扰组 参照课题组前期研究[16],将大鼠麻醉后,定位大鼠两侧髂前上棘,在两点连线的中点作一纵行切口,长约2 cm,充分暴露椎间隙,然后使用22G 针头缓慢插入椎间隙,同时观察该大鼠尾巴是否有摇尾现象,若有,则立即拔出针头,然后将PE-10 导管从椎间隙插入约3 cm,若出现脑脊液从导管流出,即确认注射位置。用微量注射吸取0.5 μl 的慢病毒试剂,从PE-10 导管缓慢注射慢病毒。慢病毒试剂仅注射1次。
2.3 观察指标及检测方法
2.3.1 行为学检测 行为学检测包括热痛觉阈值测定、机械痛觉阈值测定和运动功能测定。在造模7 d后分别对空白组、假手术对照组和SNL 模型组进行第一次行为学检测,干预10 d 后对全部组剂进行第二次行为学检测。使用热板痛觉测试仪记录大鼠热痛缩足反应潜伏期(TWL)[17];使用不同粗细的von-Frey纤维丝刺激大鼠左后足的中央部足底,观察大鼠是否出现缩足反应,以此来记录大鼠的机械性刺激痛阈值[18];采用斜板实验[7]观测各组大鼠的运动功能情况。行为学检测后均参照课题组前期研究的方法[16],予过量的10%水合氯醛腹腔注射麻醉对大鼠实施安乐死,腹主动脉采血,收集其脊髓腰膨大段以备用。
2.3.2 免疫组化法检测VGLUT2 表达水平 将大鼠脊髓背角组织使用酒精逐级脱水,透明,浸蜡包埋,切片处理。然后将切片浸入环保型透明液Ⅰ、Ⅱ各30 min进行脱蜡,再用酒精进行水化。先后用3%过氧化氢、EDTA 修复液修复抗原,5%BSA 封闭液在室温下封闭孵育,滴加兔抗鼠VGLUT2(一抗,1∶500)4 ℃过夜。加入二抗37 ℃孵育30 min,依次使用SABC试剂、DAB显色液滴加到组织上显色,苏木素染液复染。最后切片酒精逐级脱水、透明、封片处理。
2.3.3 Western blot 法检测VGLUT2 的表达水平 提取大鼠脊髓背角组织的总蛋白,测定蛋白浓度。电泳分离蛋白质样品(25 μg)后转移至0.45 μm PVDF 膜。将PVDF 膜与一抗在4 ℃下孵育过夜:兔抗鼠VGLUT2(1∶1 000),兔抗p-actin(1∶1 000);再加入相应的二抗(1∶1 000)孵育1 h。使用BeyoEcl plus发光液进行显影。
2.3.4 ELISA法检测IL-6及TNF-α水平 按照ELISA试剂盒说明书检测各组大鼠血清中IL-6及TNF-α的水平。
2.3.5 统计学方法 采用SPSS 22.0 软件进行统计分析。计量资料以均数±标准差(±s)表示,组间比较采用方差分析,均数间多重比较采用LSD-t检验,以P<0.05 为差异有统计学意义。
3.1 各组大鼠干预前后行为学比较
3.1.1 各组大鼠热痛觉阈值比较 见表1。造模7 d 后,与空白组比较,SNL 模型组大鼠热痛觉阈值明显降低(P<0.05),而假手术对照组无显著差异(P>0.05)。干预10 d 后,SNL 模型组大鼠热痛觉阈值较空白组明显降低(P>0.05);与SNL 模型组比较,假手术对照组、枢经推拿组、慢病毒干扰组大鼠热痛觉阈值显著升高(P<0.05)。
表1 各组大鼠热痛觉阈值比较 (s,±s)
表1 各组大鼠热痛觉阈值比较 (s,±s)
注:与空白组比较,①P<0.05;与SNL模型组比较,②P<0.05
组 别空白组SNL模型组假手术对照组假推拿组枢经推拿组慢病毒干扰组n 8 8 8 8 8 8热痛觉阈值造模7 d后5.13±0.79 4.18±0.41①5.56±0.78—____干预10 d后5.56±0.72 3.51±0.40①5.54±0.51②3.72±0.20 5.04±0.62②4.91±0.25②
3.1.2 各组大鼠机械刺激痛阈值比较 见表2。造模7 d 后,与空白组比较,SNL 模型组大鼠机械刺激痛阈值明显降低(P<0.05),而假手术对照组无显著差异(P>0.05)。干预10 d 后,SNL 模型组大鼠机械刺激痛阈值较空白组明显降低(P<0.05);与SNL 模型组比较,假手术对照组、枢经推拿组、慢病毒干扰组大鼠机械刺激痛阈值显著升高(P<0.05)。
表2 各组大鼠机械刺激痛阈值比较 (g,±s)
表2 各组大鼠机械刺激痛阈值比较 (g,±s)
注:与空白组比较,①P<0.05;与SNL模型组比较,②P<0.05
组 别空白组SNL模型组假手术对照组假推拿组枢经推拿组慢病毒干扰组n 8 8 8 8 8 8机械刺激痛阈值造模7 d后51.41±11.65 21.90±4.90①51.79±14.20—— —— ——干预10 d后48.75±12.32 23.25±3.79①52.58±14.97②24.67±5.24 45.54±16.05②51.38±8.32②
3.1.3 各组大鼠运动功能结果 见表3。造模7 d后,与空白组比较,SNL 模型组和假手术对照组大鼠斜板角度显著降低(P<0.05)。干预10 d 后,各组斜板角度比较无显著性差异(P>0.05)。
表3 各组大鼠运动功能结果 (度,±s)
表3 各组大鼠运动功能结果 (度,±s)
注:与空白组比较,①P<0.05
组 别空白组SNL模型组假手术对照组假推拿组枢经推拿组慢病毒干扰组n 8 8 8 8 8 8斜板角度造模7 d后45.67±1.13 34.31±3.65①35.31±2.32①————干预10 d后45.54±2.43 44.00±3.23 45.86±1.88 43.13±3.29 46.67±2.22 44.88±2.51
3.2 各组大鼠干预前后VGLUT2的表达水平比较
3.2.1 免疫组化结果 见图1、图2 和表4。检测结果显示,VGLUT2 的表达位置为脊髓组织中间带神经元细胞质(浆),表现为棕黄色颗粒,显色的深浅代表的是VGLUT2 表达量的高低。按照免疫组化试剂盒说明书,采用半定量分析法,通过显色深浅将VGLUT2 的蛋白水平分为弱阳性(±)、阳性(+)、较强阳性(++)、强阳性(+++)四个等级。
图1 各组造模7 d后脊髓神经元内VGLUT2免疫组化图
图2 各组干预10 d后脊髓神经元内VGLUT2免疫组化图
表4 各组干预前后脊髓神经元内VGLUT2的表达情况(只)
3.2.2 Western blot检测结果 见图3、图4和表5。
图3 各组造模7 d后脊髓神经元内的VGLUT2表达
图4 各组干预10 d后脊髓神经元内的VGLUT2表达
表5 各组大鼠VGLUT2的蛋白表达量 (±s)
表5 各组大鼠VGLUT2的蛋白表达量 (±s)
注:与空白组比较,①P<0.05;与SNL 模型组比较,②P<0.05
组 别空白组SNL模型组假手术对照组假推拿组枢经推拿组慢病毒干扰组n 8 8 8 8 8 8灰度比值(VGLUT2/β-actin)造模7 d后0.45±0.12 1.23±0.18①0.82±0.23①②————干预10 d后0.43±0.02 1.18±0.17①0.44±0.14②1.09±0.18 0.45±0.04②0.26±0.11②
表4结果显示,与空白组造模7 d及干预10 d后比较,SNL 模型组大鼠VGLUT2 的蛋白表达量明显升高(P<0.05);干预10 d 后,与SNL 模型组比较,假手术对照组、枢经推拿组及慢病毒干扰组的VGLUT2 的蛋白表达量均明显降低(P<0.05)。
3.3 各组大鼠血清IL-6及TNF-α水平比较 见表6。与空白组造模7 d 后及干预10 d 后比较,SNL 模型组大鼠血清IL-6及TNF-α水平均显著升高(P<0.05);干预10 d 后,与SNL 模型组比较,假手术对照组、枢经推拿组和慢病毒干扰组IL-6 及TNF-α 水平均显著降低(P<0.05);枢经推拿组和慢病毒干扰组IL-6及TNF-α的水平差异无统计学意义(P>0.05)。
表6 各组大鼠血清中IL-6、TNF-α的水平比较 (pg/mg,±s)
表6 各组大鼠血清中IL-6、TNF-α的水平比较 (pg/mg,±s)
注:与空白组比较,①P<0.05;与SNL模型组比较,②P<0.05;与慢病毒干扰组比较,③P>0.05
组 别空白组SNL模型组假手术对照组假推拿组枢经推拿组慢病毒干扰组n 8 8 8 8 8 8 IL-6水平造模7 d后30.91±0.57 86.73±5.06①53.46±2.30①②————干预10 d后31.25±0.43 90.59±4.68①46.31±1.96②83.51±1.20 59.06±4.88②③62.14±3.58②TNF-α水平造模7 d后130.75±2.02 206.04±4.27①155.37±8.28①②————干预10 d后129.74±2.18 225.77±5.80①137.55±6.32②202.67±6.56 162.85±4.89②③168.49±4.34②
中医学认为,疼痛的病因不外乎“不通则痛”及“不荣则痛”。“不通则痛”是外感邪毒、气滞、痰阻、血瘀等致经脉闭阻不通,阴阳之气相搏,气血逆乱,攻冲经脉而出现疼痛;“不荣则痛”是各种原因导致的气、血、阴、阳虚损,使脏腑、经脉失于温煦、滋润、濡养而发生的疼痛。推拿可通过疏通瘀阻、补益气血以达到气血调和、止痛的目的。《黄帝内经》中最早提出“开阖枢”理论,枢之本义为轴,为关键,重点之意。枢经主开合一身气血阴阳,使得气机舒畅。对于气血不通导致的疼痛,枢经推拿通过干预足少阳胆经,可以枢转气机、行气活血,以达通则不痛之功效[19]。其中,经穴阳陵泉为八脉交会穴之筋会,为筋气聚集之所,具有通经活络、舒筋壮骨的效果。环跳穴为胆经腧穴,属足少阳、太阳经交会穴,可同时疏通太阳、少阳两经之气,气行则瘀血消散,通则不痛。风市穴同为胆经腧穴,其解剖位置在坐骨神经干分布区,神经病理性疼痛多以神经干分布区出现疼痛为主,刺激该穴能疏经止痛。故枢经推拿干预足少阳胆经,基于“枢统开阖”之理论,通过枢转表里之气,使气畅血行,全身经络通畅,痛症自除。
NPP 造成的疼痛往往难以有效缓解,有研究表明,NPP 的产生机制包括离子通道的改变、外周敏化、中枢敏化等[20],研究其疼痛的产生机制有助于指导临床治疗。谷氨酸是一种能感知、传导和调控外周疼痛信息的兴奋性神经递质,参与疼痛信息的传递[21]。当机体受到伤害性刺激后,谷氨酸大量释放并与受体结合,激活相关的离子通道、信号通路,将疼痛信号传入中枢,使得脊髓背角神经元内发生中枢敏化,从而产生痛觉[22]。然而谷氨酸从神经元转运到囊泡膜释放出去,必须要借助特定的转运体[23],VGLUTs 正是此类转运体蛋白[24]。VGLUTs 有VGLUTs1、VGLUTs2、VGLUTs3 三种,其中广泛存在于神经系统中的VGLUTs1、VGLUTs2 主要转运谷氨酸能神经元。在丘脑中VGLUT2 转运绝大多数的兴奋性突触,在疼痛的产生和维持中起到关键的传递作用[25-26]。
在本项研究中,与空白组比较,假手术对照组大鼠的VGLUT2 表达水平在造模后出现一过性的增高,运动功能明显降低,而IL-6、TNF-α 水平显著升高,但随着大鼠皮肤组织的愈合,其运动功能以及VGLUT2、IL-6、TNF-α 表达水平也基本恢复至正常水平,表明皮肤组织损伤造成的疼痛同样可以使VGLUT2 表达增高,但其持续时间远远短于神经病理性疼痛。造模成功后大鼠的机械刺激痛域、热觉痛域值降低,并出现运动异常,分子生物学检测显示大鼠脊髓背角的VGLUT2 及血清中的IL-6、TNF-α 水平显著上升;在经过10 d 的推拿干预后,模型大鼠的运动功能逐渐恢复,表明脊神经结扎不影响大鼠运动功能,但机械刺激痛域、热痛觉域值仍维持较低水平。慢病毒干扰组大鼠通过鞘内注射慢病毒试剂后,VGLUT2 的表达水平受到靶向抑制,其血清中的IL-6、TNF-α 水平也随之下调,大鼠的疼痛行为学也得到恢复。假推拿组大鼠在经过后背抚摸后,其脊髓背角的VGLUT2 水平表达无明显变化,说明抚摸大鼠后背可能通过其他途径发挥镇痛作用。枢经推拿组大鼠经过推拿干预后,其脊髓背角的VGLUT2 和血清中的IL-6、TNF-α 水平均显著下降,疼痛行为学表现也得到恢复。
本研究证明,枢经推拿可能通过下调VGLUT2 的表达,减少释放炎症因子,从而发挥镇痛作用。