温针灸对神经痛大鼠脊髓白细胞介素-6及细胞信号转导抑制因子3的影响

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俞向梅1,杨意州1,刘建波1,李长征1,龚德贵2,王志福 1

1.福建中医药大学中西医结合学院,福建 福州 350122;2.福建中医药大学附属康复医院,福建 福州 350003摘要:目的 观察温针灸对神经痛大鼠脊髓白细胞介素-6(IL-6)、细胞信号转导抑制因子3(SOCS3)的影响,探讨其治疗神经痛的作用机制。方法 实验大鼠随机分为正常组、模型组、温针组、IL-6 组,每组 6只。模型组建立坐骨神经慢性限制性损伤神经痛模型,不干预;温针组造模成功第5日后,选取“脾俞”“肾俞”温针灸治疗,共10 次;IL-6 组造模成功第5日起,脊髓鞘内注射重组IL-6,共 3次。电子触觉测量机械痛行为学,ELISA 和 RT-PCR 检测脊髓 IL-6、SOCS3 mRNA及小胶质细胞活化标记物 Iba-1 的表达。结果 与

模型组比较,温针组机械痛阈值明显升高(P<0.01),Iba-1 含量明显降低(P<0.01),脊髓背角 IL-6 mRNA

表达明显降低(P<0.01),SOCS3 mRNA 表达明显升高(P<0.01)。结论 温针灸能减轻神经痛大鼠痛敏反应,其机制可能与抑制脊髓小胶质细胞活化、下调IL-6 表达和上调 SOCS3 表达有关。

关键词:神经病理性疼痛;温针灸;脊髓;白细胞介素-6;细胞信号转导抑制因子3;神经炎症;大鼠

DOI:10.3969/j.issn.1005-5304.2018.03.014

中图分类号:R245 文献标识码:A 文章编号:1005-5304(2018)03-0064-04

Effects of Warming Acupuncture Therapy on Expressions of IL-6 and SOCS3 in Spinal Cord in Rats with Neuropathic Pain

YU Xiang-mei1, YANG Yi-zhou1, LIU Jian-bo1, LI Chang-zheng1, GONG De-gui2, WANG Zhi-fu1

1. Integrative Medicine College, Fujian University of Traditional Chinese Medicine, Fuzhou 350122, China; 2. Subsidiary Rehabilitation Hospital Affiliated to Fujian University of Traditional Chinese Medicine, Fuzhou 350003, China

Abstract: Objective To observe effects of warming acupuncture therapy on expressions of IL-6 and SOCS3 in spinal cord in rats with neuropathic pain; To discuss its mechanism for treating neuropathic pain. Methods Experimental rats were randomly divided into: normal group, model group, warming acupuncture and IL-6 group, with 6 rats in each group. Sciatic nerve chronic constriction injury neuralgia model was established in the model group, without intervention. After modeling for 5 days in the warming acupuncture group, “Pishu” and “Shenshu” acupoints were chosen for warming acupuncture therapy for 10 times. After modeling for 5 days in the IL-6 group, IL-6 group was successfully intrathecally injected 3 times with recombinant IL-6. After finishing all experiments, the mechanical pain behavior was measured with electronic Frye fibers. The mRNA levels of IL-6 and SOCS3 and protein concentration of spinal Iba-1were detected with ELISA and RT-PCR analysis. Results Compared with model group, mechanical withdrawal thresholdsin the warm acupuncture group significantly increased, and the content of Iba-1 decreased significantly (P<0.01); The mRNA level of IL-6 decreased significantly (P<0.01), and the mRNA level of SOCS3 significantly increased (P<0.01). Conclusion Warming acupuncture therapy can reduce the pain response in rats with neuropathic pain through inhibiting spinal cord microglial activation, down-regulating the gene expression of lL-6 and up-regulating the gene expression of SOCS3.

Keywords: neuropathic pain; warming acupuncture therapy; spinal cord; IL-6; SOCS3; nerve inflammation; rats

基金项目:国家自然科学基金面上项目(81774385);福建省教育厅中青年教师科研项目(JA15250);福建省高校杰出青年科研

人才项目(2015年);福建省卫计委青年科研课题项目(2015-1-79);福建省自然科学基金青年创新项目(2015J05163);福建省

自然科学基金(2016J01391)

通讯作者:王志福,E-mail:wzf993002@163.com

神经病理性疼痛(简称“神经痛”),是由躯体感觉神经系统的损伤或相关疾病而造成的疼痛。按国际上神经痛发病率约 8%推算,中国约有 0.9 亿神经痛患者。有研究显示,温针灸脾俞、肾俞有健脾益肾、活血化瘀的功效,对各种神经痛具有明显的镇痛作

用[1-3]。本课题组前期研究表明,神经痛发生时,脊髓中枢出现明显的神经炎症现象,且与脊髓白细胞介

素(IL)-6、细胞信号转导抑制因子 3(SOCS3)表

达存在密切联系[4-5]。本实验观察温针灸对神经痛大鼠机械痛敏反应及 IL-6、SOCS3 表达的影响,探讨其治疗神经痛的作用机制。

材料与方法

1.1 动物

SPF 级雄性 SD 大鼠 24 只,5~6 周龄,体质量

200~220 g,上海斯莱克实验动物责任有限公司,动物许可证号 SCXK(沪)2012-0002。饲养于福建中医药大学 SPF级实验动物中心,分笼适应性喂养1 周,将大鼠称重并编号。所有实验均遵照国际动物保护和使用指南的规定实施。

1.2 主要试剂与仪器

4-0 铬制羊肠线,上海浦东金环医疗用品股份有

限公司;华佗牌一次性针灸针(0.28 mm×15 mm)、清艾条,苏州医疗用品厂有限公司;Recombinant Rat

IL-6(货号 400-06),美国 PeproTech(派普泰克)公

司;IL-6、SOCS3、GAPDH 引物,生工生物工程(上

海)股份有限公司合成。IQ5多重实时荧光定量PCR仪器,美国 Bio-Rad 公司;38450-电子触觉测量仪(电子 Von Frey),意大利 Ugo Basile 公司。

1.3 分组及造模采用随机数字表法将大鼠分为正常组、模型组、温针组和 IL-6 组,每组6只。模型组建立坐骨神经慢性限制性损伤(CCI)神经痛模型,不干预;温针组造模成功第 5 日起,选取“脾俞”“肾俞”温针灸治疗,每日1次,共 10 次;IL-6 组造模成功第5日起,脊髓鞘内注射重组 IL-6,共 3 次。参考文献[4-5]方法制作 CCI 神经痛模型。大鼠腹腔注射 10%水合氯醛

(4 mL/kg)麻醉,右侧后肢皮肤切开,肌肉钝性分离,暴露坐骨神经,在坐骨神经中段用4-0 铬制羊肠线松扎四道,致CCI神经痛大鼠模型,术后用青霉素粉末预防感染。模型建立后,术后第5、14 日观察实验大鼠机械痛行为学变化。

1.4 温针灸干预

针灸穴位参照大鼠穴位图谱[6],取双侧“脾俞” (大鼠第 12胸椎旁开7 mm)、双侧“肾俞”(大鼠第

2 腰椎旁开 7 mm)温针灸治疗。安静环境、室温

(20±2)℃,将大鼠躯干固定于木架上,头部与四肢可自由活动,静置20 min,将一次性针灸针刺入穴位,针刺后在针尾上搓捏少许艾绒点燃施灸,只待燃尽,除去灰烬,留针30 min后取针。正常组自由饮食活动,不进行任何干预。

1.5 鞘内注射白细胞介素-6大鼠取俯卧位,实验者食指定位于大鼠脊柱 L5-6间隙,右手持微量注射器从间隙垂直缓慢进针,以大鼠尾巴出现颤动或突然的侧向甩动作为穿刺成功的标志,注入相应药物。在第5、10、14 日,鞘内注射

20 ng/μL 重组 IL-6 溶液,10 μL/次。

1.6 观察指标

1.6.1 机械痛行为测试

测试环境为10 cm×20 cm×20 cm有机玻璃笼,将大鼠放入笼内静置10 min,采用电子 Von Frey 法进行检测,即利用不同强度的纤毛刺激大鼠足掌中心部位,引起大鼠缩爪反应。最小能引起缩爪反应的纤毛压力即为大鼠的缩爪反应阈值(g),以此反应大致的机械痛敏情况。

1.6.2 脊髓小胶质细胞标记物 Iba-1、白细胞介素-6、细胞信号转导抑制因子3 检测

第14日全部实验结束后,迅速新鲜取材脊髓(L4-5

节段)背角置于液氮中,-80 ℃冰箱保存待测。ELISA 检测脊髓小胶质细胞标记物 Iba-1 表达。

①取脊髓背角组织匀浆离心,提取上清液;②96孔酶标板上加样,每孔加入标准品或待测样品100 μL,将反应板混匀后置37 ℃ 40 min;③用洗涤液将反应板洗涤 4~6 次,滤纸上印干;④每孔加入蒸馏水和第一抗体工作液各50 μL(空白除外)。将反应板混匀后置 37 ℃ 20 min;⑤按步骤③再次洗板;⑥每孔加酶标抗体工作液 100 μL。将反应板置 37 ℃ 10 min,如前步骤再次洗板;⑦每孔加入底物工作液100 μL,置

37 ℃暗处反应15 min;⑧每孔加入 100 μL终止液混

匀,30 min 内于酶标仪 450 nm处测吸光度,画出标准曲线,根据样品OD值计算出相应 Iba-1 含量。

RT-PCR 检测脊髓 SOCS3、IL-6 mRNA 表达。组织总 RNA 提取:冰浴取出新鲜脊髓背角组织,每

50~100 mg组织加1 mL Trizol 试剂,冰浴超声匀浆

15~20 s;每 1 mL Trizol 试剂加 0.2 mL氯仿,快速震荡 15 s,冰浴 5 min,4 ℃、12 000×g 离心 15 min;加与水等体积预冷的异丙醇,缓慢混匀,冰浴15 min,

4 ℃、12 000×g 离心 10 min,弃上清,吸干异丙醇;加75%乙醇,重悬沉淀,4 ℃、7500×g 离心 8 min,

弃上清,消毒滤纸上吸干乙醇;重复以上步骤,倾去乙醇,空气干燥;干燥后将沉淀溶于 DEPC 水,置

70 ℃贮存,沉淀加乙醇于20 ℃可长期贮存;取4 μL总RNA溶液稀释至1 mL,紫外分光光度计检测OD260和 OD280值,测定其浓度和纯度。反转录合成 cDNA第一链:PCR管中依次加入 Total RNA、Oligo(dT)

15 primer、DEPC H2O(Rnase-free),70 ℃变性5 min,冰浴 5 min;随后加入 5×M-MLV Reaction buffer、10 mmol/L dNTPs、RNase inhibitor、M-MLV Reverse Transcriptase、DEPC H2O,37 ℃水浴 60 min,95 ℃水浴 5 min, 冰浴 5 min。PCR 扩增:PCR管依次加入

2×Taq PCR Master Mix、Sense primer、Antisense primer、反转录产物、dd H2O,混匀,瞬时离心。94 ℃

5 min,94 ℃ 45 s,57 ℃ 1 min,72 ℃ 1 min,

72 ℃ 10 min;实时荧光定量 PCR仪进行样本分析。

1.7 统计学方法

采用 SPSS20.0 统计软件进行分析。实验数据以x±s 表示,符合正态分布用方差分析,不符合正态分

布用秩和检验中独立样本比较。检验水准α=0.05。2 结果2.1 温针灸对模型大鼠机械痛行为的影响与正常组比较,模型组大鼠造模后第 5、14 日,

机械痛阈值明显降低(P<0.01);造模后第 14 日与模型组比较,温针组大鼠机械痛阈值明显升高(P<

0.01),IL-6 组大鼠机械痛阈值明显降低(P<0.01)。结果见图1。

2.2 温针灸对模型大鼠脊髓小胶质细胞标记物 Iba-1的影响

术后第 14 日,与正常组比较,模型组大鼠脊髓

Iba-1 含量显著升高(P<0.01);与模型组比较,温针组大鼠脊髓 Iba-1 含量显著降低(P<0.01),IL-6 组大鼠脊髓 Iba-1 含量显著升高(P<0.01)。结果见图 2。 2.3 温针灸对模型大鼠脊髓白细胞介素-6、细胞信号转导抑制因子3 mRNA表达的影响

术后第 14 日,与正常组比较,模型组大鼠脊髓

IL-6、SOCS3 mRNA 表达显著升高(P<0.01);与模型组比较,温针组大鼠脊髓 IL-6 mRNA 表达显著降

低,SOCS3 mRNA 表达显著升高(P<0.01),IL-6组大鼠脊髓 IL-6 mRNA 表达显著升高(P<0.01),

SOCS3 mRNA 表达显著降低(P<0.01)。结果见图 3。 3 讨论神经痛可归属中医学“痹证”范畴。灸法是一种温热刺激,有温经散寒、扶阳固脱、活血化瘀的功效,正如《灵枢•官能》“针所不为,灸之所宜”。肾俞为肾的背俞穴,具有疏经益气、补肾益精作用;脾俞为脾之背俞穴,具有健脾益气通络作用。大鼠脾俞、肾俞解剖深层邻近肾上腺免疫器官,针灸肾上腺邻近背俞穴(脾俞、肾俞),刺激相应节段交感神经纤维,可影响神经递质或激素释放,调节机体免疫功能。

在神经痛的发生及发展中,外周神经损伤刺激达一定阈值时,脊髓胶质细胞激活可释放炎性因子

(IL-6、IL-1β 等),参与维持脊髓中枢敏化状态,并

出现“神经炎症”现象[7-8]。SOCS3 作为 SOCS 家族蛋白中的重要一员,在周围神经损伤及神经炎症中发挥重要的作用;坐骨神经损伤SOCS3 表达不断升高,

抑制周围神经巨噬细胞的聚集;IL-6作为多功能细胞

因子,参与炎症及神经痛的发生发展过程[9-10]。SOCS3作为 IL-6 信号通路的首要抑制剂,可通过结合 IL-6受体亚基 gp130 或 JAKs 蛋白,从而抑制炎症反

应[11-12]。有研究显示,神经痛发生时,CCI 大鼠脊髓小胶质细胞显著激活,脊髓IL-6 表达显著上调,应用小胶质细胞抑制剂米诺环素可显著抑制IL-6 表达,减

轻机械痛觉过敏[13]。此外,小胶质细胞高表达 SOCS3蛋白可抑制 JAK/STAT3 信号通路,降低 IL-6 表达,

减轻神经炎症反应[14]。

前期研究表明,在 CCI 大鼠中,SOCS3 存在于小胶质细胞中,电针可抑制脊髓胶质细胞活化,并进一步上调胶质细胞中 SOCS3 表达水平,并反馈性抑制 IL-6 细胞因子释放,发挥抗炎镇痛作用[5]。本实验结果也显示,神经痛发生时,脊髓小胶质细胞显著激活,脊髓 IL-6 表达显著上调,鞘内注射 IL-6 可降低

SOCS3 mRNA 表达,进一步加剧痛敏反应;温针灸效果类似电针,可显著抑制脊髓小胶质细胞的活化,上调脊髓 SOCS3 mRNA表达,降低脊髓 IL-6 释放,从而减轻机械痛敏反应。

综上所述,温针灸“脾俞”“肾俞”能减轻 CCI大鼠机械痛敏化反应,可能与降低脊髓神经炎症、促进脊髓 SOCS3 表达有关,但其具体作用机制有待于今后深入研究。

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5754-5766.

(收稿日期:2017-09-22)

(修回日期:2017-10-25;编辑:华强)

注:N.正常组;M.模型组;W.温针组;I.IL-6 组;

与正常组比较,**P<0.01;与模型组比较,##P<0.01;

与温针组比较,&&P<0.01图 2 各组大鼠脊髓 Iba-1 含量比较(x±s) —

注:N.正常组;M.模型组;W.温针组;I.IL-6 组;

与正常组比较,**P<0.01;与模型组比较,##P<0.01;

与温针组比较,&&P<0.01图 3 各组大鼠脊髓 IL-6、SOCS3 mRNA 表达比较(x±s) —

注:N.正常组;M.模型组;W.温针组;I.IL-6 组;

与正常组比较,**P<0.01;与模型组比较,##P<0.01图 1 各组大鼠足底机械痛阈值比较(x±s)

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