DOI:10.20047/j.issn1673-7210.25101162
中图分类号:R573
罗容1, 钟峰1, 殷伶2, 叶勇1
| 【作者机构】 | 1湖南中医药大学第一附属医院针灸推拿康复科; 2湖南中医药大学第一中医临床学院 |
| 【分 类 号】 | R573 |
| 【基 金】 | 湖南省自然科学基金资助项目(2024JJ6356) 湖南省卫生健康委员会卫生科研课题(W20243084) 湖南省卫生健康高层次人才(湘卫函〔2024〕43号)。 |
慢传输型便秘(slow transit constipation,STC)是一种以结肠动力显著下降、肠内容物传输延迟为特征的顽固性功能性胃肠疾病[1];其发病率随人口老龄化及生活方式改变呈持续上升趋势[2]。研究表明,STC的核心病理改变在于结肠Cajal间质细胞(interstitial cells of Cajals,ICCs)的数量减少与结构破坏。ICCs作为胃肠运动的起搏细胞及神经信号传导的关键中介,通过产生节律性慢波电位调控肠道平滑肌收缩[3]。临床证据显示,STC患者结肠组织中ICCs数量减少,且其网络结构存在胞体萎缩及密度降低,这种病理改变的程度与结肠传输功能障碍密切相关[4]。
自噬失衡是介导细胞退行性变的关键因素[5]。在STC中,ICCs普遍存在自噬异常,导致其超微结构改变、数量减少及间隙连接受损,还可能触发细胞凋亡,加剧细胞减少。相关研究表明,调控自噬相关通路可影响ICCs存活并能改善结肠动力[6-9]。此外,在其他消化系统疾病模型中观察到通过减少线粒体自噬,抑制ICCs凋亡这一现象[10]。这一系列改变可能破坏了肠神经系统-平滑肌间的信号传导网络,最终引发胃肠动力下降[11]。
大肠俞募配穴作为临床经典配穴方法,在调节肠动力障碍方面展现出潜在优势[12-14]。本研究通过观察电针大肠俞募穴对STC模型大鼠结肠ICCs自噬的影响,以期阐明电针改善STC结肠动力的可能作用机制。
SPF级健康雄性SD大鼠48只,6~8周龄,体质量180~220 g,购自湖南斯莱克景达实验动物有限公司。实验动物生产许可证号:SCXK(湘)2021-0002,实验动物质量合格证号:No.430727241102822648。大鼠饲养于湖南中医药大学第一附属医院实验动物中心SPF房,实验动物使用许可证号:SYXK(湘)2020-0010。本研究已获得湖南中医药大学第一附属医院伦理委员会批准(HN-LL-SWJW-2023-059)。
盐酸洛哌丁胺(生产批号:L129465)、枸橼酸莫沙必利片(生产批号:M129673)购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司;自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine,3-MA)(生产批号:S2767)、自噬激活剂雷帕霉素(rapamycin,RAPA)(生产批号:S1039)购自美国Selleck Chemicals公司。
Caspase 3/7活性检测试剂盒(货号:E-CK-A383)购自武汉伊莱瑞特生物科技股份有限公司;TUNEL细胞凋亡检测试剂盒(货号:A113-03)购自南京诺唯赞生物科技股份有限公司;HE染色试剂盒(货号:G1120)购自北京索莱宝科技有限公司;DAPI染色液(货号:WK1012)购自上海维诺生物科技有限公司;兔抗c-Kit多克隆抗体(货号:18696-1-AP)购自武汉三鹰生物技术有限公司;Alexa Fluor 488标记山羊抗兔IgG(货号:B40953)购自美国Thermo Fisher Scientific公司。
SDZ-Ⅲ型华佗牌电针仪购自苏州医疗用品厂有限公司;RM2016型病理切片机购自上海徕卡仪器有限公司;JB-P5型组织包埋机购自武汉俊杰电子有限公司;Eclipse C1/CI-S型正置荧光显微镜、DS-U3型成像系统购自日本Nikon Corporation公司;PANNORAMIC MIDI Ⅱ型全玻片数字扫描仪购自匈牙利3DHISTECH公司。
采用随机数字表法将48只大鼠分为空白组、模型组、电针组、莫沙必利组、RAPA组、3-MA组、电针+ RAPA组、电针+3-MA组,每组6只。
根据前期研究基础并查阅相关文献,除空白组外,其余各组大鼠灌胃盐酸洛哌丁胺溶液10 mg/(kg·d)7 d建立STC大鼠模型[15];空白组灌胃等量的0.9%生理盐水7 d。造模成功的判断方法:大鼠禁食、不禁水24 h后,将自制的红色碳粉悬浊液2 ml(10 g阿拉伯树胶+ 100 ml纯水+5 g酚红)注入胃中,灌胃后立即单笼饲养给予食物和水,自灌胃起计时,每5分钟观察1次,记录每只大鼠排出首粒红色粪便的时间。与空白组大鼠比较,造模大鼠首粒红便排出时间、24 h粪便排便粒数及粪便湿重有统计学意义为造模成功[16]。
造模成功后,电针组:选取双侧天枢(脐旁5 mm)与大肠俞(第6腰椎棘突下旁开),穴位定位参照《实验针灸学》[17]。选用1寸针灸针(0.25 mm×25.00 mm),直刺5 mm,针柄末端连接SDZ-Ⅲ型华佗牌电针仪,其中导线正、负极分别连接双侧同名穴位(即正极接左侧大肠俞,负极接右侧大肠俞;天枢穴同法),采用疏密波(2/15 Hz),电流强度以引起大鼠针刺局部肌肉轻微规律性颤动为度,1次/d,每次15 min,连续干预14 d[18]。莫沙必利组:将枸橼酸莫沙必利片溶解后,按2 mg/kg剂量灌胃,1次/d,连续14 d[19]。RAPA组:腹腔注射RAPA溶液,给药剂量为2 mg/kg,1次/d,连续14 d;3-MA组:腹腔注射3-MA溶液,剂量为1.5 mg/kg(根据预实验结果及STC大鼠的耐受性,3-MA剂量调整为1.5 mg/kg),1次/d,连续14 d[20]。联合干预组:电针+RAPA组与电针+3-MA组分别在上述同等剂量的药物腹腔注射后30 min,予以电针治疗,电针参数及取穴同单纯电针组。
干预结束后大鼠禁食、不禁水24 h,采用4%异氟烷吸入麻醉(氧流量0.5 L/min)后处死,迅速分离远端结肠,剔除系膜并用预冷PBS冲洗。组织样本分配如下:①电镜标本。截取1 mm3组织块,置于2.5%戊二醛(4 ℃)预固定。②病理标本。截取约1 cm肠段,经4%多聚甲醛固定24 h后常规石蜡包埋、切片(5 μm),用于HE染色及免疫荧光检测。
1.5.1 24 h排便粒数与湿重测定 干预前及干预14 d后(干预后),利用代谢笼收集大鼠24 h粪便(禁食、不禁水)。统计成形粪便粒数(剔除<2 mm碎屑,粘连者按轮廓计数),并记录24 h粪便湿重。
1.5.2 墨迹实验检测肠道推进率 干预后,各组大鼠灌胃印度墨水(2 ml)30 min后,在4%异氟烷麻醉下取全段肠道。测量幽门至肛门总长(L1)及墨汁推进长度(L2),计算肠道推进率。计算公式为肠道推进率=L2/L1×100%。
1.5.3 HE染色观察结肠组织病理形态 结肠石蜡切片经常规脱蜡至水,依次行苏木精染色5 min、分化、返蓝及伊红染色5 min。随后经常规脱水、透明及封片。镜检示细胞核呈蓝色,细胞质呈红色。
1.5.4 免疫荧光法检测结肠组织c-Kit表达及分布石蜡切片经脱蜡及抗原修复后,用3% BSA封闭30 min,加入兔抗c-Kit多克隆抗体(1∶400)4 ℃孵育过夜。复温后与Alexa Fluor 488标记的二抗避光孵育50 min,DAPI复染。c-Kit阳性信号(绿色)定位于结肠肌层ICC胞膜与胞浆,呈网状分布,细胞核为蓝色。采用平均荧光强度进行半定量分析。
1.5.5 TUNEL荧光法检测结肠ICCs凋亡水平 石蜡切片经常规脱蜡水化,使用20 μg/ml蛋白酶K行抗原修复。经1×Equilibration Buffer平衡后,滴加TdT反应液于37 ℃孵育60 min。随后以2 μg/ml的DAPI避光复染细胞核10 min,封片。荧光显微镜下观察:DAPI标记细胞核(蓝色),FITC指示凋亡阳性信号(绿色)。
1.5.6 免疫荧光法检测结肠组织Caspase-3/7活性取结肠组织50 mg,预冷PBS漂洗后裂解,冰浴30 min。10 000 r/min,4 ℃离心10 min,离心半径为7.2 cm,取上清液,BCA法测蛋白浓度。以pNA绘制标准曲线(最高300 μmol/L)。将等量蛋白样本与Ac-DEVD-pNA底物及反应缓冲液混合,37 ℃避光孵育1 h,于405 nm处测光密度值,根据标准曲线计算Caspase-3/7活性。
1.5.7 透射电镜观察ICCs超微结构 将新鲜结肠修剪为1 mm3组织块,经2.5%戊二醛及1%锇酸双重固定。梯度脱水、环氧树脂包埋、聚合后制备超薄切片,进行铀-铅双染,透射电镜观察。ICC依据其邻近神经或平滑肌、胞质电子密度高、膜表面多胞饮小泡及富含线粒体等特征鉴定。高倍镜下统计胞浆内自噬体/自噬溶酶体数量以评估自噬水平。
采用SPSS 26.0统计学软件进行数据分析。计量资料用均数±标准差
表示,比较采用t检验;多组间比较采用单因素方差分析,方差齐时采用LSD-t法进行事后两两比较,方差不齐时采用Dunnett’s T3法。以P<0.05为差异有统计学意义。
与空白组比较,模型组、电针组等7组大鼠首粒红便排出时间延长,24 h排便粒数及粪便湿重降低(P<0.01),STC大鼠模型造模成功。见图1。
图1 各组首粒红便排出时间、24 h排便粒数及粪便湿重比较(n=6)
2.2.1 24 h排便粒数及粪便湿重 与空白组比较,模型组24 h排便粒数及粪便湿重降低(P<0.01)。与模型组比较,电针组、RAPA组24 h排便粒数及粪便湿重升高(P<0.05或P<0.01)。与电针组比较,电针+RAPA组24 h粪便湿重降低(P<0.01),电针+3-MA组24 h排便粒数及粪便湿重降低(P<0.05或P<0.01)。见图2。
图2 各组24 h排便粒数及粪便湿重比较(n=6)
2.2.2 小肠推进率 与空白组比较,模型组小肠推进率降低(P<0.01)。与模型组比较,电针组、RAPA组小肠推进率升高(P<0.01)。见图3。
图3 各组小肠推进率比较(n=6)
空白组结肠黏膜结构完整,隐窝规则,杯状细胞丰富,无炎症浸润;模型组黏膜结构破坏伴中度炎症;电针组与莫沙必利组黏膜有所修复,炎症减轻;RAPA组见隐窝轻度扩张及局灶炎症;3-MA组黏膜糜烂,隐窝模糊,炎症弥漫;电针+RAPA组结构基本恢复,仅少量炎症;电针+3-MA组仍见局部糜烂及中度炎症。见图4。
图4 各组结肠组织病理形态(HE染色,×400)
c-Kit阳性信号(绿色)主要分布于结肠肌层ICCs的胞膜与胞浆中,呈特征性不连续线状或网状结构。与空白组比较,模型组结肠组织c-Kit荧光强度降低(P<0.01)。与模型组比较,电针组、RAPA组结肠组织c-Kit荧光强度升高(P<0.01)。与电针组比较,电针+3-MA组结肠组织c-Kit荧光强度降低(P<0.05)。见图5、图6。
图5 各组结肠组织c-Kit免疫荧光染色代表性图像(×400)
图6 各组结肠组织c-Kit荧光强度比较(n=3)
TUNEL阳性细胞(绿色荧光)主要分布于结肠黏膜层及肌层间质中,空白组仅见极少量散在阳性细胞。与空白组比较,模型组细胞凋亡率升高(P<0.01)。与模型组比较,电针组、RAPA组细胞凋亡率降低(P<0.01)。与电针组比较,电针+RAPA组细胞凋亡率降低(P<0.05)。见图7、图8。
图7 各组结肠组织TUNEL染色的代表性图像(×400)
图8 各组结肠组织细胞凋亡率比较(n=3)
与空白组比较,模型组Caspase-3/7活性升高(P<0.01)。与模型组比较,电针组、RAPA组Caspase-3/7活性降低,3-MA组Caspase-3/7活性升高(P<0.01)。与电针组比较,电针+RAPA组Caspase-3/7活性降低(P<0.01)。见图9。
图9 各组结肠组织Caspase-3/7活性水平比较(n=3)
空白组ICCs超微结构完整;模型组可见ICCs胞浆内线粒体肿胀伴嵴断裂,内质网扩张,胞饮小泡减少,且自噬溶酶体显著积聚;电针组与莫沙必利组结构有所修复,自噬溶酶体减少;RAPA组可见自噬体包裹受损线粒体;3-MA组可见细胞器空泡化及未降解的异常自噬体;电针+RAPA组细胞器形态恢复尚可;电针+3-MA组可见少量细胞器碎片化及自噬溶酶体滞留。见图10。
图10 各组结肠组织ICCs超微结构的变化(×8 000)
STC核心病理改变为结肠动力障碍,其中ICCs介导的慢波节律紊乱是关键驱动因素[21-22]。本研究深入探究电针大肠俞募穴对ICCs自噬的调节作用,以期阐明其改善STC大鼠结肠动力障碍的内在机制。
中医认为STC属“便秘”范畴,核心病机为大肠传导失司。大肠为传导之官,其功能依赖于气机的升降出入。本研究采用天枢穴与大肠俞构成俞募配穴,依据“从阴引阳,从阳引阴”理论,前后阴阳相配,共奏疏通腑气之效。现代研究证实,该组穴位(T10~L2节段)与肠神经系统存在节段重叠,为电针调节肠动力提供了直接的神经解剖学依据[23]。本研究亦发现,电针此组穴位可有效改善STC大鼠的结肠传输功能。
ICCs构成的网络被视为肠道慢波的“起搏器”[22]。本研究结果显示,STC模型大鼠结肠组织中c-Kit蛋白表达下调,且电镜下可见线粒体嵴断裂、内质网扩张等典型超微结构损伤。ICCs的数量减少与细胞器结构破坏是导致STC结肠慢波节律紊乱、蠕动减弱的关键病理基础[24-25]。本研究结果显示,经电针干预后,随着肠道传输速率的恢复,ICCs大鼠c-Kit蛋白表达回升,线粒体等细胞器形态趋于正常。这一变化趋势提示修复受损的ICCs网络结构、维持其细胞器功能的完整性,是电针大肠俞募穴改善STC肠动力的关键靶点。
自噬在细胞命运决定中具有双重调节作用,适度的自噬维持细胞稳态,而过度自噬会诱发Ⅱ型细胞死亡[26]。既往研究及本研究均提示,STC结肠ICCs存在过度自噬,这种病理性的自噬应激可能是导致ICCs数量减少和功能障碍的重要原因[27-28]。本研究中,电针干预减少ICCs自噬溶酶体的堆积,降低了凋亡水平,提示电针可能通过抑制过度自噬来发挥保护作用。
本研究中3-MA组并未表现出预期的协同效应,可能归因于广谱阻断剂在抑制过度自噬的同时,不可避免地破坏了维持细胞生存所必需的基础自噬,且伴随的系统性代谢压力干扰了局部疗效。这一现象反过来提示,相较于单纯的化学阻断,电针可能具有更温和的稳态调节优势。与之相对,RAPA组在一定程度上表现出的协同效应,可能与其促进自噬溶酶体清除有关。本研究推测,电针的保护机制在于恢复ICCs的自噬稳态:一方面抑制病理性的过度自噬,另一方面可能改善溶酶体的降解效率,减轻细胞内的代谢负荷与死亡信号,最终维持ICCs的正常数量及功能。
尽管本研究初步揭示了电针改善STC的作用机制,但仍存在一定的局限性:首先,在机制探讨深度上,本研究主要依赖透射电镜下的超微结构与Caspase-3/7活性来反映自噬与凋亡水平,尚未对LC3-Ⅱ/Ⅰ、P62、Beclin-1及Bax/Bcl-2等关键信号蛋白进行系统性检测,具体的分子调控网络仍有待后续进一步确证;其次,在动物模型方面,本研究采用盐酸洛哌丁胺诱导的STC大鼠模型虽能模拟慢传输特性,但临床STC的病因常涉及精神心理及饮食等多因素,单一药物造模难以完全复刻临床复杂的病理生理改变。
利益冲突声明:所有作者均声明不存在利益冲突。
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