電針足三里對腸易激綜合征模型大鼠結腸慢波與整體自主神經平衡性的調控作用※

孫紅偉 陳碧瑋 陳少宗△ 張麗麗 晁毓橋 常曉麗 李昭鳳

(1.山東中醫藥大學針灸研究院,山東 濟南 250355;2.山東中醫藥大學針推學院,山東 濟南 250355)

腸易激綜合征(irritable bowel syndrome,IBS)是一種胃腸功能紊亂性病(functional gastrointestinal disorders,FGIDs),臨床較為常見,但至今沒有特效藥物,無法獲得穩定的療效,對患者的日常工作、生活常常帶來較大影響,并造成一定的心理負擔[1]。近年來大量臨床研究發現,針灸療法治療的IBS具有積極作用[2-5],但多數針灸療法的組方方案取用了較多的穴位,而這些穴位所發揮的具體作用并不清晰。為了探索針刺單個穴位對本病是否具有治療作用,我們以結腸慢波和心率頻域為指標,觀察單純電針足三里對IBS模型大鼠結腸功能與整體自主神經平衡性的調控作用,結果如下。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物 雄性清潔級Wistar大鼠36只,體質量200～250 g。由濟南朋悅實驗動物繁育有限公司提供,許可證號SCXK(魯)20190003。將其置于清潔級實驗室中進行適應性飼養7天。適應性飼養環境溫度(22±2)℃,12 h/12 h晝夜循環,可自由攝取水和食物。

1.1.2 實驗試劑和儀器 華佗牌針灸針、華佗牌SDZ-Ⅱ電針儀(蘇州醫療用品廠有限公司);戊巴比妥鈉(中國醫藥集團上海化學試劑公司);甘油(蘇州市明華糖醇有限公司);恒溫手術臺;手術器械;自制擴張球囊;自制鉑金絲電極;Powerlab數據采集分析系統(埃德儀器國際貿易有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 分組及模型制備 大鼠適應性飼養7天后隨機分為3組:對照組、模型組、電針組,每組12只。模型組、電針組均采用避水應激法造模[6-7]。將10 cm×8 cm×8 cm的立柱置于45 cm×25 cm×25 cm透明水箱正中,箱中注水,至立柱頂面平臺以下約1 cm,水溫(25±2)℃。將大鼠留置于水中的立柱頂面平臺,每天避水應激1 h,避水應激實驗均在8:00～9:30進行,連續10天。對照組不造模,僅將其置于不盛水的相同材質、相同大小容器內。為了消除可能存在的生物節律的影響,各組造模時間應統一安排。

1.2.2 模型評價 各組大鼠在模型評價前8～12 h內禁食不禁水。模型評價采用腹壁回撤反射(AWR)半定量評分法[8-9]。將大鼠置于20 cm×8 cm×8 cm透明塑料盒內以限制其活動,AWR測定在實驗平臺上進行操作。將誘發刺激的擴張球囊緩緩插入大鼠肛門內約6 cm,為防止其滑出,將連接擴張球囊的壓力管輕縛在大鼠尾端。為方便將擴張球囊插入肛門內,插入前可輕觸肛門以促其排出殘余糞便。擴張球囊緩緩插入到位后,適應15～20 min后,再進行結直腸擴張刺激實驗和AWR評分。各組大鼠均給予40 mmHg(1 mmHg≈0.133 kPa)的擴張壓力,AWR評分分為如下5級:①40 mmHg的擴張壓力下,大鼠沒有行為反應,記為0分;②40 mmHg的擴張壓力下,大鼠動作有所停頓,并見短暫的頭部運動行為,記為1分;③40 mmHg的擴張壓力下,腹部有肌肉收縮但無腹部抬起行為,記為2分;④40 mmHg的擴張壓力下,腹部有肌肉收縮并有腹部抬起行為,記為3分;⑤40 mmHg的擴張壓力下,身體拱起,并抬起盆腔和陰囊,記為4分。以3～4分為選模成功的標準。每次結直腸擴張刺激持續20 s,連續進行3次刺激,每次刺激間隔5 min,取3次得分的平均值作為統計值。本次實驗經過評估每組各成模7只。

1.2.3 電針治療 取穴為“足三里”,具體位置根據《動物針灸穴位圖譜》結合《針灸學》人體足三里穴的定位而確定(后肢前外側,外膝眼下約0.6 cm、脛骨前緣旁開約0.2 cm)。選用15 mm的30號毫針直刺雙側足三里,刺入深度約5 mm,連接電針治療儀,電針參數為2 Hz連續波、刺激強度為1 mA。每日電針治療1次,每次20 min,連續治療2周。對照組和模型組都不給予電針治療,但每天于同一環境中用與電針組相同的方法在相同時間內進行抓取、固定。

1.3 觀察指標及方法

1.3.1 心電記錄 電針治療結束后,各組大鼠禁食不禁水18～24 h,然后在麻醉狀態下記錄心電圖。使用1%戊巴比妥鈉進行麻醉,腹腔注射給藥。進行麻醉前,輕提大鼠尾部,促其排出殘余糞便。大鼠麻醉后,取仰臥位固定于恒溫手術臺,分別在其右前肢皮下和雙后肢皮下插入針灸針,左后肢連接心電圖正極,右前肢連接心電圖負極,右后肢連接心電圖參考電極,待心電圖穩定后,使用Powerlab數據采集分析系統記錄Ⅱ導聯的心電圖20 min,分析心率的低頻信號(LF)、高頻信號(HF)特征。

1.3.2 結腸電記錄 結腸電記錄也在麻醉狀態下進行[10-11]。完成心電記錄后即刻進行結腸電記錄。信號提取采用鉑金絲電極,將2根約20 cm長的絕緣鉑金絲電極的末端絕緣薄膜去除,裸露電極絲約0.5 cm。將一對裸露的電極絲置于距離盲腸端約2 cm處的結腸處,兩電極相距約3 mm,電極方向與空腔臟器長軸平行。結腸電記錄采用Powerlab數據采集分析系統,待結腸電穩定后正式記錄1 h。

2 結果

2.1 各種大鼠結腸慢波比較 結腸的慢波頻率為每組大鼠記錄的3 min的平均值。與對照組比較,模型組大鼠結腸慢波頻率明顯降低(P<0.05);與模型組比較,電針組大鼠結腸慢波頻率升高(P<0.05)。見表1、圖1。

圖1 各組大鼠結腸慢波放電情況

表1 各種大鼠結腸慢波比較 次

2.2 各種大鼠心率頻域比較 截取15 min的標準Ⅱ導聯心電圖對心率頻域(LF、HF、LF/HF)進行分析。結果顯示,與對照組比較,模型組大鼠的LF、LF/HF明顯升高(P<0.05),HF明顯降低(P<0.05);與模型組比較,電針組大鼠LF、LF/HF均明顯降低(P<0.05),HF雖有升高趨勢,但比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表2、圖2。

圖2 各組大鼠心電圖

表2 各種大鼠心率頻域比較

3 討論

中醫學沒有對IBS的直接記載,但很多文獻早就有“腹痛”“泄瀉”“便秘”等癥狀的記載,IBS當屬于這類病癥的范疇。中醫學認為,IBS的病因主要與情志不暢、飲食失節、六淫外邪入侵有關。本病的發病機制至今未能完全探明,但許多臨床和基礎研究證實,精神心理因素在IBS的形成過程中具有重要影響[12-15]。

目前,IBS尚無特效藥物,而近20年來的大量臨床研究證實,針灸療法治療IBS具有較好的效果,無論是在緩解腹痛等消化道癥狀方面,還是在改善神經系統癥狀方面均有積極作用,并且安全性高[3-4]。但針灸治療本病取用的穴位普遍較多,一般在7～12個左右[5],而每一個穴位在組方中發揮怎樣的作用,這些穴位配伍使用是否一定具有疊加效應或協同效應,組方取用的穴位數量是否有一定的極限,所有這些問題都需要科學證據。為了探索這些問題,我們首先對針灸治療IBS最為常用的幾個穴位的單獨作用逐一進行了研究。通過對大量針灸臨床文獻的計量分析發現,針灸治療IBS最為常用的幾個穴位主要分布在胃經(天樞、足三里、上巨虛)、膀胱經(大腸俞)、任脈(中脘、關元)[5],在此基礎上從結腸敏感性與自主神經平衡性角度對單獨電針天樞對IBS模型大鼠的調控作用進行了研究[16],本實驗又選取了治療本病常用的足三里穴,觀察了單獨電針足三里對IBS模型大鼠結腸運動功能的調控作用以及對其心率頻域的影響。結腸功能中的動力情況能夠通過結腸電活動反映出來,近年來的研究表明,腸道動力紊亂與慢波電脈沖異常有關[17]。結腸慢波由結腸的起搏細胞Cajal間質細胞(ICC)所產生,是一種較有規律的周期性電活動,這一結腸電活動并不直接誘發結腸平滑肌運動,ICC所產生的慢波只是作為結腸平滑肌動作電位的基礎,對于結腸平滑肌的收縮節律具有決定性影響[18],所以通過記錄、分析結腸ICC所產生的慢波能夠在很大程度上了解結腸的運動功能狀態。從本研究結果來看,單獨電針足三里對IBS模型大鼠結腸運動功能也能夠產生積極的調節作用。

IBS病理生理學的重要特征之一是腸道動力障礙,而腸道動力異常又與神經調控障礙具有密切關系,特別是腸道和整體的自主神經系統(VNS)功能紊亂在IBS病理生理學過程中具有重要作用[12-15]。所以針灸治療IBS的許多機制研究,都是從神經生物學角度進行的探索,但運用腸道電生理學的方法研究針灸調控IBS模型大鼠腸道功能的文獻似乎不夠豐富[19],從VNS的功能狀態角度探討針灸調控IBS模型大鼠腸功能機制的文獻也相對較少。研究證實,IBS患者普遍存在自主神經功能紊亂[12-15],所以臨床上經常通過測定自主神經功能的狀態來評估IBS患者的病情。心率變異性分析是評定自主神經功能狀態的常用方法,在臨床上也是評估腸易激綜合征患者自主神經平衡性的主要方法[20-23]。通過分析心率變異性特別是心率頻域能夠準確了解IBS的基本情況, 該方法穩定、可靠,具有優越的臨床特異性[20],被認為是盡早發現IBS自主神經功能紊亂的一個重要方法[20,23]。所以,本研究在觀察電針足三里對IBS模型大鼠結腸運動的同時,還觀察了對其心率頻域特性的影響。通過與正常對照組比較,發現IBS模型組大鼠的心率頻域的確發生顯著異常,LF、LF/HF明顯升高(P<0.05),HF則顯著降低(P<0.05),表明IBS模型大鼠自主神經平衡整體受損。經過電針足三里后,紊亂的心率頻域得到明顯修復,通過與模型組比較發現,IBS大鼠模型電針足三里后的LF、LF/HF顯著降低(P<0.05)。上述結果表明,單獨電針足三里對IBS模型大鼠VNS的整體平衡性具有顯著改善作用。這一結果提示,VNS的平衡性得到恢復可能在電針足三里調控IBS模型大鼠腸道功能過程中發揮積極作用。采用避水應激造模法是通過應激干擾造成大鼠的腦功能異常,進而引發胃腸功能紊亂。腸道功能的神經功能調控過程非常復雜,腸道有自己相對獨立的神經系統(enteric nervous system,ENS),同時又受VNS的調控,而中樞神經系統(central nervous system,CNS)對其也有重要影響,可以說腸道的最終運動狀態是由“CNS-VNS-ENS-Cajal間質細胞(ICC)-結腸平滑肌細胞(CSMC)”調控網絡決定的,而VNS是“CNS-VNS-ENS-ICC-CSMC”網絡所構成的腦-腸軸中不可或缺的重要環節[24-25],所以腦-腸軸在電針足三里調整IBS模型大鼠結腸運動功能的過程中發揮了積極作用,而VNS平衡性的修復可能是一個關鍵。

總之,單純電針足三里穴對IBS模型大鼠結腸慢波、整體自主神經平衡性均有明顯的改善作用,這一結果在單獨電針天樞穴的效應觀察中也有發現,但尚不清楚聯合電針足三里與天樞對IBS模型大鼠結腸慢波、整體自主神經平衡性的調整作用是否具有明顯的協同效應,這一問題將在今后的工作中進一步探索。