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高超 郭小瑜 翁菱琳 周王琛 沈阳 於阳 韩园
,徐州医科大学临床医学系(高超、翁菱琳、周王琛);,徐州医科大学麻醉学院(郭小瑜、沈阳、於阳);,医院麻醉科(韩园)
国际麻醉学与复苏杂志,,38(12):-.
DOI:10./cma.j.issn.-..12.
基金项目:江苏省大学生创新创业训练
计划(Y)
ORIGINALARTICLES
神经病理性疼痛(neuropathicpain,NP)是指“由躯体感觉神经系统的损伤或疾病所直接引起的疼痛”,是一种复杂和难以治愈的疾病,致残率高。研究发现,小胶质细胞的活化对于中枢神经元的敏化起到重要的推动作用,在NP形成的早期,小胶质细胞相关细胞内信号的激活作用突出。其中丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinase,MAPK)家族的p38MAPK在介导神经病理性痛的发生、发展过程中扮演重要角色。p38蛋白激酶活化可促使下游NF-κB等炎症因子水平的升高,进而参与活化痛觉神经元以及激活星形胶质细胞。因此,研究和发现安全地抑制小胶质细胞活化,尤其是抑制p38MAPK活化的药物是治疗NP的重要方向。小胶质细胞活性抑制剂米诺环素虽然在基础实验中疗效显著,但因副作用大,其临床应用受到很大限制。因此,寻找安全、有效抑制小胶质细胞活化,尤其是p38MAPK活化的治疗药物,是治疗NP可能方法之一。
人参皂苷Rg1(ginsenosideRg1,Rg1)是人参皂苷单体之一,中医药中镇痛药三七的主要有效成分,具有广泛的药理活性。Rg1可通过抑制p38MAPK相关信号通路发挥保护性作用。研究发现,在神经系统,Rg1可能通过影响p38MAPK信号通路抑制胶质细胞损伤而促进脑缺血中神经元的修复;在心血管系统,Rg1可以通过调控p38MAPK通路产生促进血管生成和抗心肌纤维化等作用,降低心肌梗死和动脉瘤的发生率;在帕金森病大鼠,人参皂苷Rg1可影响p38MAPK信号通路及环氧化酶-2的表达而对小鼠多巴胺神经元起到一定保护作用。
本研究观察Rg1对NP大鼠的热痛阈的影响,并进一步探讨Rg1对小胶质细胞活化及其p38MAPK/NF-κB表达变化的作用。
1 材料与方法
1.1 实验试剂及仪器
人参皂苷Rg1,米诺环素,OX-42抗体,p38抗体,二抗,NF-κB亚单位p65抗体,足底热痛测试仪,2%盐酸利多卡因注射液,10%水合氯醛。
1.2 方 法
1.2.1 实验动物及模型制作
健康成年雄性SD大鼠,体重~g。
将大鼠麻醉后俯卧位于操作台上,腰部用木架垫高。大鼠腰部髂前上棘体表定位,水平连线为大鼠L6位置,记号笔记号,用剪刀将背部备皮、碘伏棉签消毒、铺无菌洞巾。在大鼠背部L3~L4间隙处行1.5cm的切口,小心分离肌肉等组织,将L3~L4间隙手术视野暴露。25号针轻轻挑破黄韧带及硬脊膜。从黄韧带破口小心置入PE-10导管,置入方向为大鼠头侧端,置入长度1.5~2.0cm,当清亮液体流入PE管里,且PE管置入时大鼠有甩尾行为,表明PE管已在大鼠蛛网膜下腔。用手术缝合线将近侧PE管固定在大鼠的韧带上,然后缝合手术切口。用手术硬膜外穿刺针从大鼠皮下穿出大鼠颈背处,外端留2.0~2.5cmPE管。用酒精灯将PE管外口快速点烧封堵,防止大鼠脑脊液外漏。消毒,缝皮。术后单笼喂养。如大鼠有肢瘫或导管脱出者予以剔除。
次日向PE管推入2%盐酸利多卡因注射液10μl,以0.5min内大鼠下肢瘫痪,并且在0.5h大鼠下肢恢复行动表明置管手术成功。当大鼠行为异常或者下肢表现跛行、瘫痪等,手术部位发生感染,导管脱落时将大鼠剔除。
慢性坐骨神经压迫损伤(chronicconstrictiveinjury,CCI)NP模型制作:10%水合氯醛(mg/kg)腹腔内注射,在大鼠左侧大腿中后部切开1.5~2.0cm的纵向切口,钝性分离股二头肌,用40-铬制肠线在其三叉部近端环绕神经干分别做4个轻度结扎环,间距1mm,结扎强度以引起大鼠小腿肌肉轻度震颤为宜,止血,缝合后送回动物室饲养。假手术+鞘内生理盐水组除不结扎坐骨神经外,其余手术步骤同上。以Hargreaves法测定热刺激缩足反射潜伏期(thermalwithdrawallatency,TWL),术后第7天CCI+鞘内生理盐水组手术侧TWL下降40%以上者视为CCI模型成功。
1.2.2 实验分组
取置管成功的大鼠36只,按随机数字表法分为6组(每组6只):①假手术+鞘内生理盐水组(A组),仅切开及缝合大鼠CCI手术造模相应区域皮肤,分别于假手术前1d和假手术后第1、2、3天连续4d鞘内注射10μl生理盐水;②CCI+鞘内生理盐水组(B组),分别于手术前1d和手术后第1、2、3天连续4d鞘内注射10μl生理盐水;③CCI+鞘内低剂量Rg1组(C组),分别于手术前1d和手术后第1、2、3天连续4d鞘内注射20μgRg1(10μl);④CCI+鞘内中剂量Rg1组(D组),同上分别鞘内注射50μgRg1(10μl);⑤CCI+鞘内高剂量Rg1组(E组),同上分别鞘内注射μgRg1(10μl);⑥CCI+鞘内米诺环素组(F组),同上分别鞘内注射50μg米诺环素(10μl)。给药时间安排在下午2~4点,各组分别于术后第14天完成TWL测定后处死动物取脊髓腰膨大,-80℃低温冰箱保存。
1.2.3 TWL测定
手术前1d和手术后第1、3、5、7、10、14天分别测量各组术侧TWL,每次测量安排在上午8~10点,室温恒定在24℃左右,外界环境安静。将大鼠置于测痛仪玻璃板上,使用热辐射照射术侧爪掌面中部,记录从照射到缩腿反应时间。每只大鼠测量5次,间隔15min,取其平均值。
1.2.4 Westernblot法检测离子钙接头蛋白抗原(ionizedcalciumbindingadaptormolecule-1,IBA-1)、p38MAPK/NF-κB亚单位p65表达水平
提取新鲜L4~L6脊髓组织,称重后切小块放入管中。加入细胞裂解液(含苯甲基磺酰氟、蛋白酶抑制剂、磷酸酶抑制剂)10ml/g,用匀浆器每次30s低速匀浆10min,间隔3min,反复多次匀浆,至组织完全裂解(所有操作均在冰浴中完成,0℃左右),裂解液于预冷的离心机中10r/min(离心半径3cm),离心15min,上清液立刻转移入新的离心管中保存待用。Westernblot实验步骤:根据测定的蛋白样品的实际浓度,按每个加样孔μg的上样量计算出各组样品的试剂上样体积,与0.05mol/L的SDS上样缓冲液混匀,98℃煮沸10min,冷却至室温配制聚丙烯酰胺凝胶(SDS凝胶:6%的浓缩胶,8%~12%的分离胶)将蛋白样品移入凝胶泳道,浓缩胶设置电压70V20min,分离胶设置电压V90min,蛋白通过湿转转至硝酸纤维素膜上,设置电流mA恒流湿转,根据分子大小选择适当的转膜时间,5%的脱脂奶粉封闭1h加入OX-42抗体(1∶),4℃过夜用0.01mol/L浓度的PBS(pH7.5)冲洗3遍,每次10min,加入二抗(1∶),孵育1h,用PBS冲洗3遍,每次10min,配制ECL显影液,暗室中显影、定影。
1.2.5 免疫组织化学检测脊髓水平OX-42表达水平
将组织从-80℃低温冰箱取出,室温下复温。用4%多聚甲醛溶液将大鼠脊髓固定8h,然后将脊髓放入4℃20%蔗糖溶液中脱水6h。第2天取出标本,在-20℃左右冰冻切片机冠状切片,厚约30μm。将切片放入0.01mol/L浓度的PBS缓冲液中清洗3遍,每次约5min,清洗完将切片放入6孔板中,并滴加Tritoon×溶液4滴,常温下放在摇床上轻轻摇晃约5~6min后,将切片取出,滴加浓度3%双氧水静置15min,防止过氧化物酶对实验的影响。将切片放入0.01mol/L浓度的PBS缓冲液中清洗3遍,每次约为5min,往切片中加入小鼠抗大鼠OX-42抗体(1∶),在4℃冰箱静置2d。将切片放入0.01mol/L浓度的PBS缓冲液中清洗3遍,每次约5min,滴加PolymerHelper,常温下放在摇床上轻轻摇晃40~60min。将切片放入0.01mol/L浓度的PBS缓冲液中清洗3遍,每次约5min,滴加辣根过氧化物酶标记的抗小鼠IgG,常温下放在摇床上轻轻摇晃40~60min。将切片放入0.01mol/L浓度的PBS缓冲液中清洗3遍,每次约5min,滴加DAB溶液中(DAB1滴,缓冲液1ml)μl,摇匀,显色3~5min。显微镜下操作,用0.01mol/L浓度的PBS缓冲液中断显色反应,最后将切片放于防脱载玻片上,自然干燥。
2 结 果
2.1 与A组比较,B组的TWL值在术后各日均明显减少(P0.01);与B组比较,C组TWL值在术后第1、3、10天明显增高(P0.05);与B组比较,D组、E组、F组TWL值在术后各日明显增高(P0.05,表1、图1)。
2.2 与A组比较,B组的IBA-1明显增高(P0.05);与B组比较,D组、E组、F组的IBA-1均明显降低(P0.05,图2)。
2.3术后第14天,取A组、B组、E组和F组大鼠脊髓背角,通过免疫组织化学染色检测大鼠脊髓背角组织中OX-42阳性小胶质细胞数。与B组比较,E组、F组大鼠脊髓背角组织中阳性小胶质细胞数量均明显减少(P0.05,图3)。
2.4 与A组比较,B组p38MAPK明显增高(P0.05);与B组比较,D组、E组、F组p38MAPK均明显降低(P0.05,图4)。
与A组比较,B组NF-κB亚单位p65明显增高(P0.05);与B组比较,E组、F组NF-κB亚单位p65比值均明显降低(P0.05,图5)。
3 讨 论
很多研究表明胶质细胞的异常激活在NP中发挥着重要作用,而小胶质细胞活化在NP的早期扮演了重要角色。在神经损伤的早期,大量细胞因子、炎性介质和神经活性物质产生并释放(如一氧化氮、ATP、花生四烯酸、TNF、神经生长因子、IL等),招募并活化了大量小胶质细胞,进而增强脊髓背角神经元的兴奋性,使NP进一步发展和持续,最终导致神经系统功能障碍。小胶质细胞抑制剂
通过抑制小胶质细胞激活,可有效阻断这一系列病程的发生与发展。作为小胶质细胞的特异性抑制剂,米诺环素能有效抑制炎性介质的释放,降低神经元兴奋性以及抑制疼痛相关胞内信号转导通路。米诺环素虽然在基础实验中疗效显著,但是长期应用米诺环素将导致严重的副作用,包括过敏反应、肝损害等,其临床应用受到了很大限制。因此,寻找到安全、有效、相对安全的小胶质细胞抑制剂非常重要。
研究发现中医药中镇痛药三七的有效成分之一的Rg1,可能通过抑制p38MAPK相关信号通路发挥保护性作用。本研究探讨了Rg1对CCI导致的热痛觉超敏的影响,首次发现,Rg1可以显著抑制CCI导致的大鼠术侧热痛觉超敏,具有剂量依赖性,并有效地抑制了脊髓小胶质细胞的活化水平及其p38MAPK/NF-κB通路的表达,推测其镇痛机制可能通过抑制小胶质细胞p38MAPK/NF-κB通路上下游分子表达水平,进而抑制小胶质细胞的过度活化来实现的。
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