活血止痛湯對椎間盤退變大鼠髓核細胞IRE1α/JNK通路的影響*

王安森，李 祥，葉鑫璇，黃美玲，閔水平，謝衛勇

（深圳市龍崗區骨科醫院 1.康復科，2.骨科，深圳 518116）

椎間盤退變是引起慢性腰痛和坐骨神經痛的主要原因，可嚴重影響患者身心健康。普通藥物治療和外科治療不能從根本上緩解疾病，且有復發的風險，而中醫藥在該病的預防和治療方面已有一千多年的歷史[1]。其中，出自《傷科大成》的活血止痛湯，具有活血止痛的功效，主治損傷瘀血、紅腫疼痛，對于治療骨折術后肢體腫脹疼痛有明顯的效果，可顯著縮短癥狀緩解時間[2]。椎間盤包括髓內核和周圍纖維環，髓核細胞是駐留在髓內核中的主要細胞類型，負責合成膠質細胞外基質，維持椎間盤組織穩態。在退化的椎間盤組織中可觀察到炎性細胞因子水平升高，誘導髓核細胞過度凋亡[3]。因此，椎間盤退化與髓核細胞的炎癥和凋亡有關，所以通過抑制炎癥和細胞凋亡可以抑制椎間盤退變[4]。其中，IRE1α/JNK 通路是細胞凋亡相關通路，激活結直腸癌中IRE1α/JNK 通路，可在體外誘導細胞凋亡[5]。另外，痤瘡丙酸桿菌可通過JNK 通路促進髓核細胞凋亡，誘導椎間盤退變[6]。但是活血止痛湯對椎間盤退變大鼠IRE1α/JNK 信號通路及髓核細胞凋亡的影響，目前尚未見有相關研究報道。本研究通過構建椎間盤退化大鼠模型并使用活血止痛湯干預該模型，探討活血止痛湯對椎間盤退變大鼠IRE1α/JNK 信號通路及髓核細胞凋亡的影響，為椎間盤退變患者的治療提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物 雄性、8 周齡SPF 級SD 大鼠62只，體質量280～290g，購自南方醫科大學，許可證號：SCXK（粵）2016-0041。符合國家實驗室動物倫理保護標準及相關法律規定。按照3R 原則給予實驗動物人道的關懷照顧。

1.1.2 實驗藥物 活血止痛湯成分為：當歸12 g、炒赤芍12 g、陳皮9 g、地鱉蟲12 g、乳香5 g、沒藥5 g、三七9 g、蘇木12 g、川穹6 g、紅花3 g、積雪草6 g、紫荊藤10 g，由深圳中醫院制劑室統一制備，含量為0.67 g 生藥/mL。尼美舒利分散片（規格：0.1 g×10片，批準文號：國藥準字H20020196）購自南昌市飛弘藥業有限公司。

1.2 方法

1.2.1 椎間盤退變大鼠模型的建立及分組 參考仇湘中等[7]采用的方法建造椎間盤退變大鼠模型。大鼠腹腔注射1%戊巴比妥鈉（30 mg/kg）麻醉，以仰臥位固定四肢，腹部剃毛，碘伏消毒。取右側旁正中切口，長約2 cm，逐層剖開，將腸管用濕紗布包裹，向頭側和對側推移，使腹后壁暴露，剪開腹后膜，保護好下腔靜脈。以左右骼嵴為定位標志，骼嵴平對L6椎體或L5～L6椎間盤，將腰大肌從脊柱附著點上階段性剝離，使L4～L5 和L5～L6 椎間盤暴露。用22G針頭在椎間盤中部進行穿刺，使針刺角度與椎間盤矢狀面呈0～60°，并平行于軟骨，穿刺深度約2 mm，停留時間約10 s。穿刺完成后，依次縫合腹膜、筋膜及皮膚（假手術組僅暴露椎間盤，不進行穿刺），并連續3 d 腹腔注射青霉素20 萬U，以防感染。將大鼠置于25℃左右環境中，正常飼喂4周，然后造模組和假手術組各取2只大鼠進行椎間盤組織形態學觀察，用于驗證造模成功[8]。其中造模期間有2只大鼠死亡，均為造模組。共造模成功50只大鼠，使用隨機數字表法分為模型組，活血止痛湯低、中、高（1.75 g 生藥/kg、2.50 g 生藥/kg、5.00 g 生藥/kg，根據動物以人等效給藥劑量換算）劑量組和陽性對照組（尼美舒利分散片，0.18 mg/kg[9]），每組10 只，另取10 只假手術組大鼠。連續正常飼喂20 d，每天灌胃給藥1 次，給藥體積10 mL/kg，假手術組和模型組給予等體積生理鹽水。

1.2.2 HE 染色觀察各組大鼠椎間盤組織病理學變化

末次給藥結束后，大鼠腹腔注射3%戊巴比妥鈉（50 mg/kg）麻醉實施安樂死，切開上述“1.2.1 項”中的原切口，截取L4～L5 腰椎及其間的椎間盤組織，無菌生理鹽水洗去血漬并分組放置，隨機選取各組部分椎間盤組織迅速置于4%多聚甲醛中固定（剩余部分放入凍存管內并置于液氮中，用于后續實驗）。固定24 h后，使用石蠟包埋，并用切片機制成4 μm 厚切片，然后參照HE 染色試劑盒說明書依次進行二甲苯脫蠟、梯度乙醇脫水、蘇木素染色6 min、分化液分化30 s、伊紅染色2 min、梯度乙醇脫水、二甲苯透明、中性樹膠封固后，室溫涼干后，于光學顯微鏡下觀察椎間盤組織病理變化。

1.2.3 Masuda 評分法對各組大鼠椎間盤組織進行病理學評分

采用王宇鵬等[10]的Masuda評分法對上述“1.2.2項”中各組大鼠椎間盤組織進行病理學評分。

1.2.4 TUNEL 法檢測各組大鼠椎間盤組織中髓核細胞凋亡率

將上述“1.2.2 項”切片二甲苯、乙醇脫蠟、脫水后，PBS緩沖液洗滌3次，每次5 min后，加入蛋白酶K 工作液，37 ℃反應30 min 后，PBS 緩沖液洗滌3次，每次5 min。玻片風干后，加入TUNEL工作液50 μL，加蓋玻片避光反應1 h，PBS 清洗3 次，每次5 min，然后滴加適量2 mg/L DAPI 染液，顏色10 min，自來水沖洗掉多余染液，濾紙吸干，再滴加適量熒光封片液后，置于熒光顯微鏡下觀察（激發波長520～560 nm），每組樣品隨機選取5 個視野，觀察髓核細胞凋亡情況，其中紅色熒光細胞為凋亡細胞，細胞凋亡率=凋亡細胞數/總細胞數×100%。

1.2.5 ELISA法檢測各組大鼠椎間盤組織中TNF-α和IL-1β含量

取上述“1.2.2 項”中置于液氮中的各組大鼠等質量椎間盤組織，使用等量RIPA裂解液裂解，4 ℃，2 500 r/min，離心20 min，取上清，按照TNF-α、IL-1β ELISA試劑盒說明書進行檢測。

1.2.6 Western blotting法檢測各組大鼠椎間盤組織IRE1α和JNK蛋白表達水平

取上述“1.2.2 項”置于液氮中的各組大鼠剩余椎間盤組織，使用蛋白提取試劑盒提取總蛋白，BCA 蛋白定量試劑盒對蛋白進行定量，然后進行SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE）、轉PVDF 膜、脫脂奶粉封閉、1∶2 000濃度稀釋后的p-IRE1α、IRE1α、p-JNK、JNK、GAPDH一抗（1∶1 000）4 ℃過夜孵育、含辣根過氧化物酶綴合的二抗（1∶5 000）室溫孵育2 h，用ECL顯色試劑盒顯色，以GAPDH為內參，全能型凝膠成像分析系統分析蛋白表達水平。

1.3 統計學方法

采用SPSS 22.0 軟件對數據進行統計分析，計量資料以均數±標準差（）表示，多組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用SNK-q檢驗；P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 活血止痛湯對椎間盤退變大鼠椎間盤組織病理學變化的影響

假手術組大鼠椎間盤組織結構正常，未出現明顯病理變化；模型組大鼠椎間盤組織結構紊亂，髓核基質嚴重凝結，髓核細胞明顯減少，且纖維環嚴重斷裂；活血止痛湯低、中、高劑量組大鼠椎間盤組織上述病理變化逐漸緩解；活血止痛湯高劑量組與陽性對照組大鼠椎間盤組織上述病理變化差異不明顯，見圖1。

圖1 各組大鼠椎間盤組織HE染色圖（400×）

2.2 活血止痛湯對椎間盤退變大鼠椎間盤組織病理評分的影響

與假手術組相比，模型組大鼠椎間盤組織病理學評分顯著升高（P＜0.05）；與模型組相比，活血止痛湯低、中、高劑量組大鼠椎間盤組織病理學評分均顯著降低（均P＜0.05）,見表2。

表2 各組大鼠椎間盤組織病理評分比較

表2 各組大鼠椎間盤組織病理評分比較

與假手術組相比，aP＜0.05；與模型組相比，bP＜0.05；與活血止痛湯低劑量組相比，cP＜0.05；與活血止痛湯中劑量組比較，dP＜0.05。

2.3 活血止痛湯對椎間盤退變大鼠椎間盤組織中髓核細胞凋亡率的影響

與假手術組相比，模型組大鼠椎間盤組織中髓核細胞凋亡率顯著升高（P＜0.05）；與模型組相比，活血止痛湯低、中、高劑量組大鼠椎間盤組織中髓核細胞凋亡率均顯著降低（均P＜0.05），見圖2和表3。

表3 各組大鼠椎間盤組織中髓核細胞凋亡率比較

表3 各組大鼠椎間盤組織中髓核細胞凋亡率比較

與假手術組相比，aP＜0.05；與模型組相比，bP＜0.05；與活血止痛湯低劑量組相比，cP＜0.05；與活血止痛湯中劑量組比較，dP＜0.05。

圖2 各組大鼠椎間盤組織中髓核細胞TUNEL檢測圖（400×）

2.4 活血止痛湯對椎間盤退變大鼠椎間盤組織中TNF-α和IL-1β含量的影響

與假手術組相比，模型組大鼠椎間盤組織中TNF-α 和IL-1β 含量顯著升高（P＜0.05）；與模型組相比，活血止痛湯低、中、高劑量組大鼠椎間盤組織中TNF-α 和IL-1β 含量均顯著降低（均P＜0.05），見表4。

表4 各組大鼠椎間盤組織中TNF-α和IL-1β含量比較 ng/L,

表4 各組大鼠椎間盤組織中TNF-α和IL-1β含量比較 ng/L,

與假手術組相比，aP＜0.05；與模型組相比，bP＜0.05；與活血止痛湯低劑量組相比，cP＜0.05；與活血止痛湯中劑量組比較，dP＜0.05。

2.5 活血止痛湯對椎間盤退變大鼠椎間盤組織中IRE1α和JNK蛋白表達水平的影響

與假手術組相比，模型組大鼠椎間盤組織中IRE1α和JNK蛋白磷酸化水平顯著升高（P＜0.05）；與模型組相比，活血止痛湯低、中、高劑量組大鼠椎間盤組織中IRE1α 和JNK 蛋白磷酸化水平降低，且呈劑量依賴性（均P＜0.05）,見圖3。

圖3 各組大鼠椎間盤組織IRE1α和JNK蛋白表達水平比較

3 討論

在全球范圍內，人們普遍認為導致腰痛的主要原因是椎間盤退行性變，而椎間盤由內髓核構成，被纖維環包圍，髓核細胞是駐留在髓核內的主要細胞類型，異常刺激可顯著提高髓核中TNF-α和IL-1β水平，誘導椎間盤退變[11]。本研究發現，椎間盤退變大鼠的椎間盤組織結構紊亂，髓核基質嚴重凝結，髓核細胞明顯減少，且纖維環嚴重斷裂，其病理學評分、髓核細胞凋亡率、TNF-α、IL-1β含量均顯著升高，提示椎間盤退變大鼠髓核細胞凋亡較多，且伴隨炎癥反應。

非手術治療或保守治療已被證明能有效緩解椎間盤退變，是大多數患者的第一選擇，所以，中醫治療方法普遍得到關注[12]。其中，活血止痛湯主治跌打損傷，淤血腫痛，癥見局部淤血、腫脹疼痛，痛如針刺，因定不移，痛處拒按等，Ju等[13]研究發現，活血止痛湯的主要藥理作用為鎮痛和抗炎，能夠減輕損傷局部肌纖維的變性，改善骨內血流動力學和血液流變學狀態，達到保護軟骨、治療骨損傷的目的。克雷氏骨折患者早期使用活血止痛湯加減治療，可顯著減輕疼痛，消除瘀腫，臨床療效明顯[14]。另外，活血止痛湯聯合中藥熏洗可有效縮短骨折愈合時間，使術后膝關節功能恢復良好并減少并發癥的產生[15]，雙極射頻技術結合活血止痛湯浴足治療，可緩解跖筋膜炎引起的足跟部疼痛[16]。另外，臨床研究發現火龍灸結合加減通督活血湯治療腰椎間盤突出癥效果良顯著[17]，且活血止痛膏對治療腰椎間盤突出癥的臨床療效確切，能有效降低復發率和提高患者生活質量[18]，其中藥組分主要包括當歸、黃芪、赤芍等，與本研究中的活血止痛湯方劑成分相似，推測這幾味中藥對椎間盤退變的治療起主要作用，本研究發現，活血止痛湯可顯著緩解椎間盤退變大鼠椎間盤組織的病理特征，降低其病理學評分、髓核細胞凋亡率、TNF-α、IL-1β 含量，且呈劑量依賴性，提示活血止痛湯可顯著緩解炎癥反應，減少髓核細胞凋亡。

IRE1α/JNK 信號通路涉及多種生化進程，包括細胞凋亡和炎癥反應。其中，Cheng 等[19]在高級別漿液性卵巢癌體內外實驗中發現，激活IRE1α/JNK通路可誘導細胞凋亡。另外，胞內甲基乙二醛也可通過JNK通路誘導胰腺細胞發生炎性損傷[20]。本研究發現，椎間盤退變大鼠模型的椎間盤組織中IRE1α 和JNK 蛋白磷酸化顯著升高，提示在該模型中IRE1α/JNK 信號通路處于激活狀態。而Pei 等[21]研究發現，重組人腫瘤壞死因子蛋白6 能夠通過抑制髓核細胞中JNK信號通路，進一步抑制細胞外基質降解和細胞凋亡，Wu等[22]研究發現艾塞那肽可通過抑制IRE1a/JNK 通路，保護人臍靜脈內皮細胞免受衣霉素誘導的細胞凋亡。本研究發現，活血止痛湯可顯著降低椎間盤退變大鼠的椎間盤組織中IRE1α和JNK蛋白磷酸化水平，且呈劑量依賴性，提示活血止痛湯可能通過抑制IRE1α/JNK 信號通路，降低椎間盤組織炎癥反應，減少髓核細胞凋亡。

綜上所述，活血止痛湯可能通過抑制IRE1α/JNK信號通路，減輕椎間盤退變大鼠椎間盤組織炎癥反應，減少髓核細胞凋亡，緩解椎間盤病理癥狀。本研究初次探討了活血止痛湯對椎間盤退變的作用機制，但是其中的作用機制較為復雜，尚需深入研究。