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目的:
本研究通过观察针刺“百会”透“曲鬓”穴对急性期脑出血大鼠模型的神经功能改善情况,以及对神经细胞铁死亡相关的铁稳态和脂质过氧化的影响,进一步探讨针刺通过激活“P62/keap1/Nrf2”信号通路拮抗神经细胞铁死亡脂质过氧化损伤的可能机制,丰富针刺保护急性脑出血的机制研究,为针刺治疗急性脑出血的临床应用提供理论支持。
方法:
选取健康6周龄Sprague-Dawley雄性大鼠(280±10g)若干只,适应性喂养一周后选取160只健康雄性大鼠随机分为空白组、假手术组、模型组、针刺组、抑制剂组,其中每组又随机分为6小时、1天、3天、7天4个亚组,每组8只。空白组不做任何干预。模型组采用自体血注入法复制脑出血大鼠模型。假手术组接受与模型组相同的各项操作,微量注射器于相同位置进针,但不注血。针刺组取穴“百会”透“曲鬓”,以0.35×40mm针灸针快速刺入,并向曲鬓穴透刺,进针深度0.8寸,施以快速捻转平补平泻手法,捻转速度为200r/min,持续捻转5min,后间隔5min,反复操作,共留针30min。每日行一次针刺治疗。抑制剂组给予每日一次肌肉注射去铁胺100mg/kg治疗。采用Ludmila Belayev评分法综合评价各组大鼠的神经功能缺损情况。HE染色观察大鼠脑组织病理形态改变。透射电镜观察大鼠脑组织线粒体形态结构改变。铁试剂盒检测大鼠脑组织铁离子含量。丙二醛(MDA)试剂盒检测大鼠脑组织内脂质过氧化物MDA含量。免疫组织化学染色法检测大鼠脑组织核因子E2相关因子2(Nrf2)、重组人铁蛋白重链(FTH1)、谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)表达情况。采用免疫蛋白印迹法检测大鼠脑组织神经元特异性核蛋白(NeuN)、P62、keap1、Nrf2、FTH1、GPX4蛋白表达情况。最后用统计学软件对以上结果进行分析。
结果:
1.神经功能评分结果:正常组及假手术组大鼠在各个时间点未见明显神经功能缺损。与空白组及假手术组比较,模型组大鼠6h即表现出明显神经功能缺损(P<0.05),1d神经功能缺损逐渐加重(P<0.05),3d神经功能缺损达到高峰(P<0.05),7d神经功能缺损逐渐恢复(P<0.05)。针刺组大鼠各时间点神经功能缺损程度较同时间点模型组明显减轻(P<0.05)。针刺组与抑制剂组大鼠神经功能评分在各时间点比较,无显著性差异(P>0.05)。
2.HE染色结果:空白组及假手术组脑组织各类细胞形态相对完好,未见明显的病理改变。模型组大鼠脑组织可见较为明显的出血,周边组织炎性细胞大量浸润,神经元肿胀,细胞排列层次紊乱,细胞间隙空泡化较重,神经元核固缩,甚至消失,细胞大量破碎消失。针刺组较模型组损伤程度有所减轻,出血明显吸收,少量红细胞及炎性细胞浸润,神经元细胞肿胀、破碎较模型组减轻。
3.透射电镜观察结果:假手术3d组神经元胞体中线粒体形态未见明显改变,可见散在肿胀线粒体;模型3d组神经元胞体内线粒体变小、固缩明显,可见线粒体脊减少或消失,线粒体外膜增厚破裂。针刺组与抑制剂组较模型组线粒体形态改变均较轻,针刺3d组可见散在神经元胞体线粒体形态变小,线粒体膜破裂,可见肿胀的线粒体;抑制剂3d组神经元胞体线粒体略变小、溶酶体显著增加,可见肿胀的线粒体。
4.铁试剂盒、MDA试剂盒检测结果:与空白组及假手术组比较,模型组在各时间点铁含量、MDA含量均明显升高(P<0.05)。随着时间延长,模型组铁含量、MDA含量逐渐升高,3d达到高峰,7d铁含量维持较高水平。与模型组相比,针刺组在1d、3d、7d各时间点铁含量均明显降低(P<0.05),针刺组大鼠各时间点MDA含量较同时间点模型组明显减少(P<0.05)。针刺组与抑制剂组相比,在各时间点铁含量、MDA含量无显著性差异(P>0.05)。
5.免疫组化检测结果:
Nrf2阳性细胞数结果:与空白组和假手术组比较,模型组在各时间点Nrf2阳性细胞数均显著增多(P<0.05)。针刺组与模型组比较,在1d、3dNrf2阳性细胞数显著增多(P<0.05)。
FTH1阳性细胞数结果:与空白组和假手术组比较,模型组在1d、3d、7d各时间点FTH1阳性细胞数显著增多(P<0.05)。与模型组比较,针刺组在1d、3d、7d阳性细胞数显著增多(P<0.05)。
GPX4阳性细胞数结果:与空白组及假手术组比较,模型组在各时间点GPX4阳性细胞数均显著减少(P<0.05)。与模型组比较,针刺组在各时间点GPX4阳性细胞数均较模型组显著增多(P<0.05)。
6.免疫印迹检测结果:
NeuN蛋白表达结果:与假手术组比较,模型组大鼠在脑出血后1d、3d、7dNeuN蛋白表达显著减少(P<0.05),3d减少达到高峰(P<0.05),神经细胞死亡情况最重;7d有所恢复(P<0.05)。与模型组比较,针刺组大鼠在脑出血后1d、3d、7dNeuN蛋白表达有所升高,结果具有显著性差异(P<0.05)。针刺组与抑制剂组大鼠神经元细胞NeuN蛋白表达在各时间点比较,无显著性差异(P>0.05)。
P62蛋白表达结果:与空白组及假手术组比较,模型组在脑出血后1d、3d、7d时间点P62蛋白表达均明显升高(P<0.05)。模型组6h与1d、3d、7d比较,具有显著性差异(P<0.05)。模型组3d与7d比较,无显著性差异(P>0.05)。P62蛋白表达在脑出血后1d开始升高,3d达到高峰,7d维持在高峰。与模型组相比,针刺组在各时间点P62蛋白表达均明显升高(P<0.05)。
Nrf2蛋白表达结果:与空白组和假手术组比较,模型组在各个时间点Nrf2蛋白表达均明显升高(P<0.05)。模型组6h与1d、3d、7d时Nrf2蛋白表达比较,模型组3d与7d比较,均具有显著性差异(P<0.05)。模型组6h Nrf2蛋白表达开始升高,3d达到高峰,7d下降。与模型组比较,针刺组在出血后6h、1d、3d显著增加了Nrf2的蛋白表达(P<0.05);在7d时针刺组Nrf2的蛋白表达较模型组明显减少(P<0.05)。
Keap1蛋白表达结果:与空白组和与假手术组比较,模型组在脑出血后1d、3d、7d时Keap1蛋白表达均显著减少(P<0.05)。模型组6h与1d、3d、7d时Keap1蛋白表达比较,具有显著性差异(P<0.05)。模型组1d Keap1蛋白表达下降明显,3d下降达到高峰,7d有所升高。与模型组比较,针刺组在各时间点Keap1的蛋白表达均显著减少(P<0.05)。
GPX4蛋白表达结果:与空白组和与假手术组比较,模型组GPX4蛋白表达在不同时间点均显著降低(P<0.05);模型组6h与1d、3d、7d比较,具有显著性差异(P<0.05)。模型组1d时GPX4开始下降,3d时降低达到高峰,7d时GPX4蛋白表达有所升高。与模型组比较,针刺组在6h、1d时GPX4蛋白表达无显著性差异(P>0.05),在3d、7d时针刺组GPX4的蛋白表达显著升高(P<0.05)。
FTH1蛋白表达结果:与空白组及假手术组比较,模型组在各时间点FTH1蛋白表达均明显升高(P<0.05)。模型组6h与模型组1d、3d比较,具有显著性差异(P<0.05)。模型组6hFTH1蛋白表达开始升高,1d继续升高,3d达到高峰。与模型组相比,针刺组在1d、3d、7d时间点FTH1蛋白表达均明显升高(P<0.05)。
结论:
1.“百会”透“曲鬓”针刺法可明显改善脑出血大鼠模型神经功能缺损及肢体运动功能。
2.“百会”透“曲鬓”针刺法可以明显改善脑出血大鼠脑组织病理形态,降低出血脑组织游离铁含量,脂质过氧化产物MDA含量,改善出血脑组织线粒体超微结构,抑制脑出血大鼠脑组织神经细胞铁死亡的发生,起到脑保护作用。
3.“百会”透“曲鬓”针刺法可激活“P62/keap1/Nrf2”信号通路,明显上调P62、下调keap1的蛋白表达,促进p62与keap1之间的相互作用,促进Nrf2的入核增多,从而增强细胞抵抗脂质过氧化损伤能力。
4.“百会”透“曲鬓”针刺法可能通过促进Nrf2的入核增多,一方面上调了FTH1蛋白表达,促进游离铁的储存和再利用,减少过氧化产物的产生;另一方面上调了GPX4蛋白表达,增加了过氧化产物的清除,抑制出血大鼠脑组织铁死亡脂质过氧化损伤过程,起到脑保护作用。
本研究通过观察针刺“百会”透“曲鬓”穴对急性期脑出血大鼠模型的神经功能改善情况,以及对神经细胞铁死亡相关的铁稳态和脂质过氧化的影响,进一步探讨针刺通过激活“P62/keap1/Nrf2”信号通路拮抗神经细胞铁死亡脂质过氧化损伤的可能机制,丰富针刺保护急性脑出血的机制研究,为针刺治疗急性脑出血的临床应用提供理论支持。
方法:
选取健康6周龄Sprague-Dawley雄性大鼠(280±10g)若干只,适应性喂养一周后选取160只健康雄性大鼠随机分为空白组、假手术组、模型组、针刺组、抑制剂组,其中每组又随机分为6小时、1天、3天、7天4个亚组,每组8只。空白组不做任何干预。模型组采用自体血注入法复制脑出血大鼠模型。假手术组接受与模型组相同的各项操作,微量注射器于相同位置进针,但不注血。针刺组取穴“百会”透“曲鬓”,以0.35×40mm针灸针快速刺入,并向曲鬓穴透刺,进针深度0.8寸,施以快速捻转平补平泻手法,捻转速度为200r/min,持续捻转5min,后间隔5min,反复操作,共留针30min。每日行一次针刺治疗。抑制剂组给予每日一次肌肉注射去铁胺100mg/kg治疗。采用Ludmila Belayev评分法综合评价各组大鼠的神经功能缺损情况。HE染色观察大鼠脑组织病理形态改变。透射电镜观察大鼠脑组织线粒体形态结构改变。铁试剂盒检测大鼠脑组织铁离子含量。丙二醛(MDA)试剂盒检测大鼠脑组织内脂质过氧化物MDA含量。免疫组织化学染色法检测大鼠脑组织核因子E2相关因子2(Nrf2)、重组人铁蛋白重链(FTH1)、谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)表达情况。采用免疫蛋白印迹法检测大鼠脑组织神经元特异性核蛋白(NeuN)、P62、keap1、Nrf2、FTH1、GPX4蛋白表达情况。最后用统计学软件对以上结果进行分析。
结果:
1.神经功能评分结果:正常组及假手术组大鼠在各个时间点未见明显神经功能缺损。与空白组及假手术组比较,模型组大鼠6h即表现出明显神经功能缺损(P<0.05),1d神经功能缺损逐渐加重(P<0.05),3d神经功能缺损达到高峰(P<0.05),7d神经功能缺损逐渐恢复(P<0.05)。针刺组大鼠各时间点神经功能缺损程度较同时间点模型组明显减轻(P<0.05)。针刺组与抑制剂组大鼠神经功能评分在各时间点比较,无显著性差异(P>0.05)。
2.HE染色结果:空白组及假手术组脑组织各类细胞形态相对完好,未见明显的病理改变。模型组大鼠脑组织可见较为明显的出血,周边组织炎性细胞大量浸润,神经元肿胀,细胞排列层次紊乱,细胞间隙空泡化较重,神经元核固缩,甚至消失,细胞大量破碎消失。针刺组较模型组损伤程度有所减轻,出血明显吸收,少量红细胞及炎性细胞浸润,神经元细胞肿胀、破碎较模型组减轻。
3.透射电镜观察结果:假手术3d组神经元胞体中线粒体形态未见明显改变,可见散在肿胀线粒体;模型3d组神经元胞体内线粒体变小、固缩明显,可见线粒体脊减少或消失,线粒体外膜增厚破裂。针刺组与抑制剂组较模型组线粒体形态改变均较轻,针刺3d组可见散在神经元胞体线粒体形态变小,线粒体膜破裂,可见肿胀的线粒体;抑制剂3d组神经元胞体线粒体略变小、溶酶体显著增加,可见肿胀的线粒体。
4.铁试剂盒、MDA试剂盒检测结果:与空白组及假手术组比较,模型组在各时间点铁含量、MDA含量均明显升高(P<0.05)。随着时间延长,模型组铁含量、MDA含量逐渐升高,3d达到高峰,7d铁含量维持较高水平。与模型组相比,针刺组在1d、3d、7d各时间点铁含量均明显降低(P<0.05),针刺组大鼠各时间点MDA含量较同时间点模型组明显减少(P<0.05)。针刺组与抑制剂组相比,在各时间点铁含量、MDA含量无显著性差异(P>0.05)。
5.免疫组化检测结果:
Nrf2阳性细胞数结果:与空白组和假手术组比较,模型组在各时间点Nrf2阳性细胞数均显著增多(P<0.05)。针刺组与模型组比较,在1d、3dNrf2阳性细胞数显著增多(P<0.05)。
FTH1阳性细胞数结果:与空白组和假手术组比较,模型组在1d、3d、7d各时间点FTH1阳性细胞数显著增多(P<0.05)。与模型组比较,针刺组在1d、3d、7d阳性细胞数显著增多(P<0.05)。
GPX4阳性细胞数结果:与空白组及假手术组比较,模型组在各时间点GPX4阳性细胞数均显著减少(P<0.05)。与模型组比较,针刺组在各时间点GPX4阳性细胞数均较模型组显著增多(P<0.05)。
6.免疫印迹检测结果:
NeuN蛋白表达结果:与假手术组比较,模型组大鼠在脑出血后1d、3d、7dNeuN蛋白表达显著减少(P<0.05),3d减少达到高峰(P<0.05),神经细胞死亡情况最重;7d有所恢复(P<0.05)。与模型组比较,针刺组大鼠在脑出血后1d、3d、7dNeuN蛋白表达有所升高,结果具有显著性差异(P<0.05)。针刺组与抑制剂组大鼠神经元细胞NeuN蛋白表达在各时间点比较,无显著性差异(P>0.05)。
P62蛋白表达结果:与空白组及假手术组比较,模型组在脑出血后1d、3d、7d时间点P62蛋白表达均明显升高(P<0.05)。模型组6h与1d、3d、7d比较,具有显著性差异(P<0.05)。模型组3d与7d比较,无显著性差异(P>0.05)。P62蛋白表达在脑出血后1d开始升高,3d达到高峰,7d维持在高峰。与模型组相比,针刺组在各时间点P62蛋白表达均明显升高(P<0.05)。
Nrf2蛋白表达结果:与空白组和假手术组比较,模型组在各个时间点Nrf2蛋白表达均明显升高(P<0.05)。模型组6h与1d、3d、7d时Nrf2蛋白表达比较,模型组3d与7d比较,均具有显著性差异(P<0.05)。模型组6h Nrf2蛋白表达开始升高,3d达到高峰,7d下降。与模型组比较,针刺组在出血后6h、1d、3d显著增加了Nrf2的蛋白表达(P<0.05);在7d时针刺组Nrf2的蛋白表达较模型组明显减少(P<0.05)。
Keap1蛋白表达结果:与空白组和与假手术组比较,模型组在脑出血后1d、3d、7d时Keap1蛋白表达均显著减少(P<0.05)。模型组6h与1d、3d、7d时Keap1蛋白表达比较,具有显著性差异(P<0.05)。模型组1d Keap1蛋白表达下降明显,3d下降达到高峰,7d有所升高。与模型组比较,针刺组在各时间点Keap1的蛋白表达均显著减少(P<0.05)。
GPX4蛋白表达结果:与空白组和与假手术组比较,模型组GPX4蛋白表达在不同时间点均显著降低(P<0.05);模型组6h与1d、3d、7d比较,具有显著性差异(P<0.05)。模型组1d时GPX4开始下降,3d时降低达到高峰,7d时GPX4蛋白表达有所升高。与模型组比较,针刺组在6h、1d时GPX4蛋白表达无显著性差异(P>0.05),在3d、7d时针刺组GPX4的蛋白表达显著升高(P<0.05)。
FTH1蛋白表达结果:与空白组及假手术组比较,模型组在各时间点FTH1蛋白表达均明显升高(P<0.05)。模型组6h与模型组1d、3d比较,具有显著性差异(P<0.05)。模型组6hFTH1蛋白表达开始升高,1d继续升高,3d达到高峰。与模型组相比,针刺组在1d、3d、7d时间点FTH1蛋白表达均明显升高(P<0.05)。
结论:
1.“百会”透“曲鬓”针刺法可明显改善脑出血大鼠模型神经功能缺损及肢体运动功能。
2.“百会”透“曲鬓”针刺法可以明显改善脑出血大鼠脑组织病理形态,降低出血脑组织游离铁含量,脂质过氧化产物MDA含量,改善出血脑组织线粒体超微结构,抑制脑出血大鼠脑组织神经细胞铁死亡的发生,起到脑保护作用。
3.“百会”透“曲鬓”针刺法可激活“P62/keap1/Nrf2”信号通路,明显上调P62、下调keap1的蛋白表达,促进p62与keap1之间的相互作用,促进Nrf2的入核增多,从而增强细胞抵抗脂质过氧化损伤能力。
4.“百会”透“曲鬓”针刺法可能通过促进Nrf2的入核增多,一方面上调了FTH1蛋白表达,促进游离铁的储存和再利用,减少过氧化产物的产生;另一方面上调了GPX4蛋白表达,增加了过氧化产物的清除,抑制出血大鼠脑组织铁死亡脂质过氧化损伤过程,起到脑保护作用。