針刺時(shí)間窗對(duì)TBI腦組織Bax表達(dá)影響的實(shí)驗(yàn)研究?

郭新榮，王瑞輝，馬小衛(wèi)，吳 濤，郭 義

(1. 天津中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)研究中心, 天津 300193； 2. 陜西中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院，陜西 咸陽 712046)

【針灸研究】

針刺時(shí)間窗對(duì)TBI腦組織Bax表達(dá)影響的實(shí)驗(yàn)研究?

郭新榮1,2，王瑞輝2，馬小衛(wèi)2，吳 濤2，郭 義1

(1. 天津中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)研究中心, 天津 300193； 2. 陜西中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院，陜西 咸陽 712046)

目的：探討不同時(shí)間點(diǎn)針刺介入治療TBI的效果，揭示針刺干預(yù)對(duì)腦神經(jīng)元的保護(hù)作用及療效機(jī)制，為臨床針刺治療TBI的最佳介入時(shí)間提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。方法：將大鼠按隨機(jī)數(shù)字表法分為空白組、模型組和針刺1、針刺2、針刺3組，使用eCCI儀造模，取百會(huì)、人中、內(nèi)關(guān)和足三里，分別在造模后第1天、第3天、第5天開始針刺治療，各組治療持續(xù)10次，在造模后第15天取材并檢查腦皮質(zhì)Bax含量。結(jié)果：針刺組神經(jīng)運(yùn)動(dòng)功能評(píng)價(jià)、腦皮質(zhì)中Bax蛋白及相應(yīng)基因mRNA含量明顯變化，且針刺1組優(yōu)于針刺2組和針刺3組，組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論：TBI后針刺早期介入更有利于保護(hù)損傷的腦組織。

顱腦損傷；針刺；時(shí)效；Bax

在現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)中，顱腦損傷(traumatic brain injury，TBI)發(fā)生逐年增多，患者病情變化較快，致死率和傷殘率較高，嚴(yán)重威脅人類生命和生存質(zhì)量，已成為危害公民健康的主要公共問題之一。針刺對(duì)TBI患者的康復(fù)具有一定的臨床療效，前期我們對(duì)32例住院患者進(jìn)行了臨床觀察[1]，發(fā)現(xiàn)針刺有利于患者運(yùn)動(dòng)功能的改善，能夠提高患者的FMA、MBI評(píng)分，國(guó)內(nèi)也有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[2]。然而針刺TBI介入治療的時(shí)機(jī)各不相同，最佳介入時(shí)機(jī)存在爭(zhēng)議。為探討針刺治療TBI的最佳介入時(shí)間窗及部分療效機(jī)制，課題組前期較好地建立了動(dòng)物模型[3-4],部分揭示了針刺能夠調(diào)節(jié)血清及腦組織中SOD、MDA[5]的含量，能夠調(diào)整腦組織中神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子BDNF、NGF[6-7]含量。本研究進(jìn)一步選用Bax凋亡蛋白作為切入點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察，為臨床應(yīng)用針刺介入治療TBI的時(shí)間窗及療效機(jī)制提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 材料

1.1 動(dòng)物與分組

SD大鼠由西安交通大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供(許可證20121023)，體質(zhì)量220～240 g，適應(yīng)性飼養(yǎng)3 d，按隨機(jī)數(shù)字表法分為空白 (A)、 模型 (B)、針刺1 (C)、針刺2(D)和針刺3(E)5組。

1.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器

冷凍高速離心機(jī)(eppendorf centrifuge 5417R)；PH酸度計(jì)(德國(guó)Sartorius PB-10)；微型脫色搖床(TY-80S型)；電泳槽(BIO-RAD小型垂直電泳槽)；轉(zhuǎn)印槽(BIO-RADMini Trans-Blot? Cell小型轉(zhuǎn)印槽)；NanoDrop微量核酸定量?jī)x(Thermo Fisher Scientific，Inc)；熒光定量PCR設(shè)備(伯樂IQ5)；圖像分析系統(tǒng)(Motic images Advanced 3.0)。

2 方法

2.1 造模方法

術(shù)前禁食8 h，2%的戊巴比妥鈉(40 mg/kg)麻醉動(dòng)物，俯臥固定腦立體定向儀上。頭頂皮膚消毒，正中切開暴露右頂骨，處理掉結(jié)締組織，用微型磨鉆以冠狀縫后3 mm、中線右旁2.5 mm處為中心，開直徑為2 mm的骨窗，去掉骨瓣保持硬腦膜完整。將顱腦損傷儀(eCCI-6.3，弗吉尼亞大學(xué)造)參數(shù)(速度4 m/s、深度3 mm)設(shè)置好，從立體定位儀上取下大鼠，對(duì)B、C、D和E組動(dòng)物全部進(jìn)行打擊造模，撞擊桿撞擊硬膜，使腦組織產(chǎn)生瞬間形變。打擊完成后，向傷口內(nèi)滴注 4萬單位硫酸慶大霉素 4～5 滴，縫合頭皮，外涂抹紅霉素軟膏完成造模。課題組前期研究[3-4]提示，本造模方法成功率高，效果可靠。

2.2 針刺方法

穴位為“百會(huì)”“人中”、左側(cè)“內(nèi)關(guān)”和“足三里”。取穴定位參照《實(shí)驗(yàn)針灸學(xué)》。A、B組正常飼養(yǎng)，每日按針刺組方法固定1次； C、D、E組分別于造模后1、3、5 d開始針刺，每日1次，連續(xù)10次。操作方法：選28號(hào)0.5寸華佗牌毫針常規(guī)消毒，75%乙醇棉球消毒穴位，百會(huì)向前斜刺、人中直刺、內(nèi)關(guān)(左側(cè))直刺、足三里(左側(cè))直刺，刺入深度均為2～3 mm，各穴均行捻轉(zhuǎn)手法、平補(bǔ)平瀉、前后捻轉(zhuǎn)各360°左右為1次，共捻轉(zhuǎn)30次完成治療。

2.3 指標(biāo)檢測(cè)方法

2.3.1 神經(jīng)功能及運(yùn)動(dòng)功能評(píng)價(jià) 參考Faden等使用的大鼠實(shí)驗(yàn)性顱腦創(chuàng)傷神經(jīng)功能行為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[8]。具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：大鼠在30°傾斜板上保持位置的能力(包括垂直、左右兩側(cè)水平3種方向)；懸吊大鼠尾部，左右前肢屈曲能力；對(duì)抗左右兩側(cè)牽拉的能力。每項(xiàng)0～5分(重傷-正常)，正常大鼠計(jì)分應(yīng)為15分；大鼠平衡功能試驗(yàn)[8]和大鼠行走試驗(yàn)[8]。在造模后和動(dòng)物治療結(jié)束后對(duì)全部動(dòng)物進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.3.2 蛋白和基因檢測(cè) 在打擊造模后第15天，所有動(dòng)物結(jié)束針刺治療進(jìn)行取材，分別進(jìn)行相應(yīng)檢測(cè)。

表2顯示，熒光定量PCR檢測(cè)：Trizol提取總RNA；使用NANO核酸核糖測(cè)定儀測(cè)定RNA濃度，調(diào)整RNA濃度至10ug/ul；反轉(zhuǎn)錄為DNA(按試劑盒說明操作)，測(cè)定純度、濃度，調(diào)整DNA濃度至20 ng/μl；熒光定量PCR反應(yīng)，Bax上游引物：5’>CACCAGCTCTGAACAGATCATGA<3’,下游引物：5’>TCAGCCCATCTTCTTCCAGATGGT<3’；β-actin上游引物：5’>TCATGAAGTGTGACGTGGACATC<3’,下游引物：5’>TGTTGCATTTGCGGGGACGATG<3’。 95℃5 min預(yù)熱，95℃10S、30℃30S、72℃30S，循環(huán)40次、72℃5 min、55℃30S，溫度梯度為0.5 ℃，Melt crave共81個(gè)循環(huán)。抗體、試劑均由北京全式生物技術(shù)有限公司提供。熒光定量檢測(cè)結(jié)果以β-actin的循環(huán)閾值為內(nèi)參，計(jì)算目標(biāo)基因與內(nèi)參差值ΔCT(ΔCT=β-actinCT-target gene CT)，數(shù)據(jù)采用2-ΔCT法計(jì)算出mRNA的水平。

2.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

3 結(jié)果

3.1 各組大鼠神經(jīng)功能及運(yùn)動(dòng)功能評(píng)價(jià)結(jié)果

表1顯示，針刺組較模型組在各方面均有明顯改善(P<0.05)，針刺1組與針刺2組、針刺3組比較有明顯改善，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

3.2 各組大鼠腦皮質(zhì)Bax蛋白、基因檢測(cè)結(jié)果

表2圖1顯示，模型組Bax蛋白含量上調(diào)(P<0.05)，經(jīng)電針治療Bax蛋白含量下調(diào)，且針刺1組較針刺2組、針刺3組下調(diào)明顯，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。表2結(jié)果顯示，腦皮質(zhì)中Bax基因含量變化，模型組Bax基因含量明顯上調(diào)(P<0.05)，經(jīng)電針治療后Bax基因含量下調(diào)，且針刺1組較針刺2組、針刺3組下調(diào)明顯，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。

表1 神經(jīng)功能及運(yùn)動(dòng)功能的評(píng)價(jià)

注：與本組造模后比較:★P<0.05；與動(dòng)物取材前模型組比較：#P<0.05，##P<0.01；與針刺1組比較:▲P<0.05

表2 SD大鼠腦皮層Bax蛋白WB檢測(cè)灰度值及Bax mRNA含量比較

注：與空白組比較：★P<0.05；與模型組比較:##P<0.01；與針刺1組比較:▲▲P<0.01

圖1 Bax的Western-blot典型條帶

4 討論

TBI病位在腦，中醫(yī)認(rèn)為乃氣滯、瘀血、痰濕阻滯經(jīng)絡(luò)導(dǎo)致清竅阻蔽或者氣機(jī)逆亂而發(fā)病，因此治療原則常采用調(diào)理氣機(jī)、疏通經(jīng)絡(luò)、活血化瘀、化痰開竅法。團(tuán)隊(duì)前期文獻(xiàn)研究[4]揭示，針灸治療TBI多選督脈、手足陽明經(jīng)腧穴,多用百合、人中、足三里、內(nèi)關(guān)穴。其一督脈與腦關(guān)系密切。如《難經(jīng)》：“督脈者，起于下極之俞，并于脊里，上至風(fēng)府，入屬于腦”的論述。其二督脈為“陽脈之海”，有“總督諸陽”之功，調(diào)節(jié)全身陽經(jīng)，對(duì)整個(gè)經(jīng)脈系統(tǒng)有統(tǒng)帥作用。其三現(xiàn)代研究認(rèn)為因督脈位居中軸線，能通過雙側(cè)神經(jīng)調(diào)節(jié)促進(jìn)腦功能的代償和重組。百會(huì)穴居巔頂乃“三陽五會(huì)”，屬督脈通于腦，能夠醒腦安神、化濁升清。針刺百會(huì)穴能促進(jìn)受損神經(jīng)元修復(fù)，改善大鼠自由基代謝，提高其學(xué)習(xí)記憶能力和減輕腦水腫，有助于瘀血消散吸收，對(duì)腦缺血及再灌注損傷具有一定的調(diào)節(jié)作用。另外有研究認(rèn)為，百會(huì)為皮層運(yùn)動(dòng)、感覺區(qū)上部的投影區(qū)，針刺百會(huì)能改善大腦的前動(dòng)脈血液循環(huán)，興奮皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)和感覺區(qū)。人中能清熱開竅、鎮(zhèn)痛寧神、回陽救逆、祛風(fēng)止痛。現(xiàn)代研究認(rèn)為針刺人中能促進(jìn)腦組織血液循環(huán)，增加腦灌注量，興奮腦神經(jīng)元，整合復(fù)雜中樞神經(jīng)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)研究也證實(shí)，人中對(duì)腦損傷后腦電圖的改善及意識(shí)障礙優(yōu)于其他穴位。足三里能夠扶正，補(bǔ)益后天氣血生化之源，調(diào)和經(jīng)脈，疏通氣血。總之，選用百會(huì)、人中、內(nèi)關(guān)和足三里穴可達(dá)到醒腦開竅、通經(jīng)活絡(luò)、調(diào)整氣機(jī)之效，促進(jìn)TBI損傷腦組織的恢復(fù)。

本研究治療前后對(duì)動(dòng)物神經(jīng)功能及運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)針刺能夠改善TBI大鼠的神經(jīng)、運(yùn)動(dòng)功能，且針刺早期介入治療效果更好。進(jìn)一步探索可能的作用機(jī)制，可能與針刺抑制腦損傷后細(xì)胞凋亡相關(guān)。TBI發(fā)生后，損傷通過炎性介質(zhì)、細(xì)胞因子、Ca2+超載、興奮性遞質(zhì)、氧自由基等因素誘發(fā)神經(jīng)元凋亡。如何調(diào)控促凋亡和抑凋亡基因在TBI不同階段不同表達(dá)決定了神經(jīng)細(xì)胞的命運(yùn)。有人[9]發(fā)現(xiàn)，TBI可導(dǎo)致?lián)p傷周邊區(qū)大腦額皮質(zhì)及海馬 CA1 區(qū)神經(jīng)細(xì)胞凋亡，凋亡高峰時(shí)間分別為損傷后24 h和72 h。細(xì)胞凋亡較確定的通路之一為線粒體通路，該通路由含 BH3 結(jié)構(gòu)域的 Bcl-2 家族成員介導(dǎo)，在受到胞內(nèi)死亡信號(hào)激活后啟動(dòng)[10]。激活的 Bcl-2家族成員與 Bax、Bak 等 Bax 亞家族成員結(jié)合后，導(dǎo)致后者的寡聚并插入線粒體膜引起線粒體通透性改變，釋放細(xì)胞色素 C 及其他蛋白引起凋亡，故Bax為凋亡的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

研究[8]揭示，大量神經(jīng)細(xì)胞凋亡會(huì)發(fā)生在機(jī)體發(fā)育的整個(gè)階段，甚至多達(dá)50%。Bax通過抑制 Bcl-2 的活性而使凋亡易于發(fā)生[11]，進(jìn)而發(fā)揮促進(jìn)凋亡的作用。本實(shí)驗(yàn)研究旨在觀察針刺不同時(shí)間干預(yù)治療對(duì)TBI腦神經(jīng)元凋亡的調(diào)控作用，采用WB定量檢測(cè)大鼠腦皮質(zhì)蛋白含量變化，發(fā)現(xiàn)針刺能夠下調(diào)損傷腦組織皮質(zhì)中Bax蛋白的含量。這與吳至鳳等[12]發(fā)現(xiàn)針刺能下調(diào)宮內(nèi)缺血腦損傷大鼠腦組織相關(guān)蛋白Bax表達(dá)的影響，童秀冰等[13]發(fā)現(xiàn)電針施治可使頸椎病大鼠軟骨細(xì)胞中Bax蛋白表達(dá)含量下調(diào)具有一致性。同時(shí)本研究檢測(cè)了腦組織皮質(zhì)Bax基因表達(dá)的變化情況，發(fā)現(xiàn)針刺能夠下調(diào)腦組織損傷皮質(zhì)中Bax mRNA含量。本實(shí)驗(yàn)也提示，損傷后第1天開始針刺治療效果明顯優(yōu)于第3天、第5天針刺治療，第3天開始針刺治療優(yōu)于第5天開始針刺治療，結(jié)果提示TBI發(fā)生后針刺干預(yù)治療時(shí)間越早，針刺干預(yù)對(duì)Bax的調(diào)節(jié)作用越明顯，越能更好地發(fā)揮針刺對(duì)腦神經(jīng)元凋亡的抑制作用，達(dá)到保護(hù)腦組織神經(jīng)元的作用。

[1] 郭新榮,郝孝盈.針刺配合康復(fù)訓(xùn)練對(duì)顱腦損傷運(yùn)動(dòng)障礙的療效觀察[J].陜西中醫(yī),2012,33(12):1656-1657.

[2] 陳建華,李亞新,劉影.早期針灸治療對(duì)重型顱腦損傷患者肢體運(yùn)動(dòng)功能的影響[J].中國(guó)針灸，2007,27(12)：907-909.

[3] 王瑞輝,郭新榮,吳濤,等.使用eCCI儀器制備大鼠顱腦損傷動(dòng)物模型及評(píng)價(jià)[J].中華實(shí)驗(yàn)外科雜志,2014,31(3)：675-676.

[4] 郭新榮,王瑞輝,李娜,等.顱腦損傷動(dòng)物模型制備及腦組織中神經(jīng)生長(zhǎng)因子、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子變化的實(shí)驗(yàn)研究[J].創(chuàng)傷外科雜志,2015,17(3):256-259.

[5] 郭新榮,李娜,吳濤,等.針刺對(duì)顱腦損傷模型大鼠血清及腦組織中SOD、MDA含量的影響[J].山東中醫(yī)雜志,2013,32(6)：423-424.

[6] 王瑞輝,郭新榮,吳濤,等.針刺不同時(shí)間干預(yù)對(duì)TBI模型大鼠BDNF表達(dá)及mRNA水平調(diào)控的實(shí)驗(yàn)研究[J].時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥,2014，25(8)：2044-2047.

[7] 郭新榮,王瑞輝,吳濤,等.不同時(shí)機(jī)針刺介入對(duì)TBI模型大鼠NGF蛋白表達(dá)及mRNA水平調(diào)控的實(shí)驗(yàn)研究[J].陜西中醫(yī),2014,35(1)：116-118.

[8] 江基堯.現(xiàn)代顱腦損傷學(xué)[M].上海:第二軍醫(yī)大學(xué)出版社,2010.

[9] 張劍濤,王宏磊,徐寧,等.大鼠顱腦損傷后神經(jīng)細(xì)胞的凋亡[J].中國(guó)生物制品學(xué)雜志,2009,22(9)：872-875.

[10] 楊小鋒,李谷,劉偉國(guó),等.嚴(yán)重顱腦損傷后細(xì)胞凋亡狀態(tài)及相關(guān)基因Bcl-2、Bax 的表達(dá)[J].中華急診醫(yī)學(xué)雜志,2004,13(2):100-102.

[11] ZN, MILLIMAN, CLKORSEMEYER SJ. Bcl-2 heterodimerize in vivo with a conserved homolog, Bax[J].that accelerates programmed cell death.Cell,1993, 74: 609-619.

[12] 吳至鳳,溫恩懿,趙聰敏,等. 針刺對(duì)發(fā)育期腦損傷大鼠腦組織細(xì)胞凋亡及Bc-l 2、Bax蛋白表達(dá)的影響[J].重慶醫(yī)學(xué),2010,39(21):2898-2901.

[13] 童秀冰,鄭佳璇,廖軍,等.電針對(duì)頸椎病大鼠椎間盤軟骨細(xì)胞及PI3K /Akt信號(hào)通路的影響[J].中國(guó)中醫(yī)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)雜志,2016,22(9):1232-1235.

EffectofAcupunctureatDifferentTime-windowontheExpressionofBaxProteinofBrainTissuesinRatswithTraumaticBrainInjury

GUO Xin-rong1,2, WANG Rui-hui2, MA Xiao-wei2, WU Tao2, GUO Yi1

(1.TianJinUniversityofChineseMedicine，Tianjin300193,China; 2.ShaanxiUniversityofChineseMedicine，Xianyang712046,China)

Objective: To explore the effect of TBI treated by acupuncture at different time-windows, reveal protective effects and mechanism of the acupuncture to the injured nerve cells, and provide the basis of optical time of acupuncture intervention on TBI. Methods: SD rats were randomly divided into blank control group, acupuncture group 1, acupuncture group 2, acupuncture group 3 and model control group. The TBI animal models were prepared with the eCCI of the speed of 4m/s and the depth of 3mm. Then rats were treated by needling Baihui(GV 20), Renzhong(GV 26), the left Neiguan((PC6)and the left Zusanli(ST36))from the second, the fourth and the sixth day respectively, which was applied 10 times continuously. The specimens were collected at the 15th day to observe and examine the related index signs: By Western-blot to examine the localization and content of Bax protein in the brain tissues, to detect the changes of Bax mRNA by Fluorescence quantitative PCR method. Results: The expression and content of Bax were detected by Western-blot in brain tissue. Acupuncture can down-regulate Bax protein. And by PCR, acupuncture can inhibit the Bax mRNA, and the changes of content in acupuncture treatment group 1 were more obvious than that of content in the other two acupuncture treatment groups(P<0.01). Conclusion: After TBI, Early application of acupuncture treatment could more favorable to protect the injured brain tissues.

Traumatic Brain Injury(TBI); Acupuncture treatment; Time window; Bax protein

R242

B

1006-3250(2017)10-1439-03

中國(guó)博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2014M551038)；陜西省教育廳專項(xiàng)科學(xué)研究計(jì)劃(16JK1199)

郭新榮(1977-)，男，陜西宜君人，副教授，醫(yī)學(xué)博士，從事針灸治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的基礎(chǔ)研究。

2017-04-23