利用RNA-Seq技术探究三法三穴对坐骨神经损伤大鼠的修复机制

来源 :北京中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:loupee
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[目的]通过行为学探究三法三穴对坐骨神经损伤(sciatic nerve injury,SNI)大鼠恢复的疗效,基于形态学观察三法三穴对SNI大鼠超微结构的影响,利用RNA-Seq技术探究三法三穴对SNI大鼠的神经传导通路关键部位即神经损伤点、背根神经节(dorsal root ganglion,DRG)、脊髓背角、脊髓腹角和腓肠肌的基因表达情况,从转录组水平阐明推拿对周围神经损伤的恢复机制。[方法]将SD大鼠随机分为假手术组、模型组和三法三穴组。假手术组暴露大鼠右侧坐骨神经,不做夹持。模型组通过建立右侧坐骨神经钳夹损伤模型,造成大鼠坐骨神经挤压损伤。造模7 d后,每日利用“按摩推拿手法模拟仪”(专利号:ZL 2007 1 0187403.1)对三法三穴组大鼠术侧殷门穴、承山穴、阳陵泉穴依次定量施以点法、拨法、揉法刺激1次,每法、每穴刺激1 min,每只大鼠干预9 min/d(1 min/穴/法×3法×3穴)。治疗10次休息1 d,共治疗20次。具体方法如下:1.行为学通过坐骨神经功能指数(sciatic functionalindex,SFI)评价大鼠后肢精细运动情况;斜板试验评价大鼠后肢肌力变化;累积疼痛评分评价大鼠的痛觉功能改变。探究三法三穴干预对SNI大鼠的感觉与运动功能的影响,阐明推拿促进周围神经损伤恢复的疗效。2.采用透射电镜观察大鼠神经损伤点、脊髓腹角、腓肠肌的超微结构,为三法三穴促进SNI大鼠功能恢复提供形态学依据。3.利用RNA-Seq技术检测三法三穴对SNI大鼠神经传导通路关键部位即神经损伤点、DRG、脊髓背角、脊髓腹角和腓肠肌的基因表达影响,并进行GO功能和KEGG通路等生物信息学分析,阐明推拿促进损伤神经修复的分子机制。4.从初级神经元DRG的测序结果中筛选出参与神经元突触调节、感觉神经元调节的关键差异表达基因Pdzd2、Camk2a、Mdk、C1q13、Klf7,并利用Real Time-PCR进行验证,进一步阐明推拿对周围神经损伤后疼痛功能障碍的调控机制。[结果]1.行为学结果1.1 SFI结果与基线比较,干预0次(术后7 d)模型组和三法三穴组大鼠的SFI数值明显降低;与模型组比较,干预10次后三法三穴组大鼠SFI数值升高(P<0.05);与模型组比较,干预15次、20次后三法三穴组SFI数值显著升高(P<0.01)。1.2 斜板试验结果与假手术组比较,干预0次(术后7 d)、5次模型组和三法三穴组斜板角度显著降低(P<0.01),模型组和三法三穴组间无统计学差异。与模型组比较,干预10次三法三穴组斜板角度开始升高(P<0.05)。与模型组比较,干预15次、20次三法三穴组斜板角度明显增加(P<0.01),但与假手术组相比仍有显著性差异(P<0.01)。1.3 累积疼痛评分结果基线期各组大鼠累计疼痛评分一致且均为0。推拿干预0次,模型组和三法三穴组大鼠累积疼痛评分较假手术组升高(P<0.05);干预10次和20次后,三法三穴组大鼠累积疼痛评分较模型组明显改善(P<0.05),但与假手术组相比仍有一定差距(P<0.05)。2.透射电镜结果2.1 神经损伤点电镜结果假手术组髓鞘结构完整,排列整齐且无萎缩;与假手术组相比,模型组髓鞘完整性破坏,崩脱严重甚至形成髓鞘球,伴轴索萎缩及线粒体变性;三法三穴干预可改善神经损伤点超微结构,三法三穴组神经纤维髓鞘保留较完整,轴索无明显肿胀或萎缩,但无空泡状线粒体。2.2 脊髓腹角电镜结果假手术组脊髓腹角神经元超微结构基本正常;与假手术组相比,模型组脊髓腹角运动神经元受损严重,核仁、染色质、线粒体固缩,核膜凹凸不平;与模型组相比,三法三穴组脊髓腹角神经元受损减轻,染色质深染明显减轻,核膜较光滑、完整,线粒体等细胞器较完整,无明显固缩及肿胀。2.3 腓肠肌电镜结果假手术组肌球蛋白丝排列整齐,A带、I带、Z线、M线等典型结构明显;与假手术组相比,模型组肌丝排列紊乱及A带、I带、Z线、M线消失,肌束萎缩严重,卫星细胞坏死、凋亡,线粒体失活;三法三穴组肌丝排列有序,可清晰观察到Z线、M线,卫星细胞坏死数量明显减少,线粒体结构相对完整。3.RNA-Seq 结果将OD260/280值介于1.8-2.2,RIN评分>8的样本建库并测序。测序结果如下:3.1 神经损伤点测序结果模型组与三法三穴组的221个差异表达基因的GO功能富集在多细胞组织过程的调控、病毒防御反应、对外界刺激的反应、免疫系统过程、对生物刺激的反应、防御反应等;KEGG通路分析显示与信号转导通路、免疫系统通路、内分泌系统通路、细胞增长和凋亡通路相关。GO功能富集在横纹肌细胞分化的调控、肌肉细胞分化的调控、成肌细胞分化的调控、肌管分化的调控、横纹肌收缩、肌肉器官发育、收缩纤维部分等,与肌细胞调控相关的生物学过程。3.2 DRG测序结果三组差异表达基因共计369个;差异表达GO功能包括生物调节过程、对刺激的反应、生物过程的积极调节、参与化学突触传递的突触前过程、运动、生长、分子传感器活性等;KEGG通路富集在Wnt信号通路、IL-17信号通路、MAPK信号通路等。3.3 脊髓背角测序结果三法三穴组与模型组比较有61个差异表达基因;差异基因的GO功能富集在信号调节、突触部分、信号转导调控、细胞分化调控等;KEGG通路富集在MAPK信号通路、VEGF信号通路、AMPK信号通路等。3.4 脊髓腹角测序结果三组差异表达基因共217个;差异表达基因的GO功能与细胞过程、对刺激的反应、免疫系统过程、生物过程的负调节等相关;KEGG通路分析与免疫系统、癌症、信号转导等通路密切相关。3.5 腓肠肌测序结果三组差异表达基因的GO功能包括细胞过程单有机体过程、代谢过程、生物调控、对刺激的反应、多细胞组织过程、生物过程的正向调节等;KEGG通路富集在细胞因子-细胞因子-受体相互作用、AMPK信号通路等。4.Real Time-PCR 结果与假手术组比较,模型组DRG中差异表达基因Pdzd2、Camk2a、Mdk、Clq13、Klf7的基因表达量增加,三法三穴干预可使损伤大鼠DRG中这些基因表达降低,表达趋势与RNA-Seq获得的结果一致。[结论]1.推拿可以促进SNI大鼠的精细运动、后肢肌力及疼痛功能的恢复,改善周围神经损伤后的感觉和运动功能障碍。2.推拿可保护SNI大鼠髓鞘完整性、恢复脊髓腹角运动神经元结构以及重建腓肠肌肌丝结构,发挥对损伤神经的形态学恢复作用。3.推拿促进SNI大鼠恢复,是通过调控大鼠神经损伤点、DRG、脊髓背角、脊髓腹角和腓肠肌的基因表达实现的,其过程可涉及多个生物学过程及信号通路。4.推拿对神经损伤大鼠的修复,可能是通过降低DRG中的Pdzd2、Camk2a、Mdk、Clq13、Klf7等基因表达,促进SNI大鼠的轴突再生、感觉和运动功能的恢复。这些基因可能成为推拿促进周围神经损伤修复的重要治疗靶点。
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