基于L5-S2脊髓背角转录组测序探讨电针对CPPS大鼠的抗炎镇痛机制

来源 :北京中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kinghuang1982
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目的慢性盆腔疼痛综合征(Chronic pelvic pain syndrome,CPPS)的疼痛部位广泛,病程长,难以治愈,给患者带来极大的生理痛苦和心理负担。针刺信号可沿外周传入神经进入脊髓,与疼痛部位的痛觉信号相互作用,通过中枢神经调控发挥抗炎镇痛作用,但其发挥作用的机制尚未完全明确。本研究旨在利用RNA-Seq技术,探讨L5-S2脊髓背角中与疼痛相关的基因表达谱,探讨电针“关元”、“中极”、“会阳”、“三阴交”穴对CPPS可能的抗炎镇痛机制。方法将36只SD雄性大鼠随机分为假手术组、模型组、电针组,每组12只。采用向大鼠前列腺腹侧叶注射0.1mL CFA的方法模拟CPPS模型,假手术组注射等量生理盐水。造模第15 d,电针组以2/100 Hz疏密波刺激大鼠“关元”、“中极”、“会阳”、“三阴交”穴,假手术组和模型组每日捆绑固定不予其他处理。每日1次,连续5d为一个疗程,共干预4个疗程。观察不同时间节点大鼠足底热刺激疼痛阈值变化,HE染色观察前列腺组织形态学改变,ELISA检测血清中SP及前列腺组织中TNF-α、IL-1β的表达水平,以及利用RNA-Seq测序技术筛选大鼠L5-S2脊髓背角中的差异表达基因并进行GO和KEGG分析,并对目标通路及基因进行qRT-PCR验证。结果1.大鼠前列腺组织病理观察:肉眼观察,假手术组大鼠前列腺组织无明显病理性改变。模型组大鼠前列腺组织呈暗红色,质地较硬,组织表面有较多小而硬的结节,与周围组织粘连明显,不易剥离。与模型组比较,电针组大鼠前列腺组织病变程度减轻。显微镜下观察,假手术组大鼠前列腺组织结构完整,无炎性细胞或仅有散在炎性细胞分布。模型组大鼠腺腔萎缩,间质内有大量炎性细胞浸润。与模型组比较,电针组大鼠前列腺组织间质内炎症细胞浸润明显消退。经半定量计算,模型组炎性反应明显,组织病理学评分显著升高(P<0.01)。2.大鼠足底热刺激疼痛阈值比较:与假手术组比较,模型组大鼠足底热刺激疼痛阈值显著降低(P<0.01)。电针后热刺激疼痛阈值逐渐提高,且在针刺第3个疗程结束后,与同时期的模型组比较显著提高(P<0.01)。3.大鼠血清中SP以及前列腺组织中TNF-α、IL-1β的表达:与假手术组比较,模型组大鼠血清中SP以及前列腺组织中TNF-α、IL-1β的表达水平显著升高(P<0.01)。与模型组比较,电针组大鼠血清中SP,前列腺组织中TNF-α、IL-1β的表达水平显著降低(P<0.01)。4.大鼠L5-S2脊髓背角中差异表达基因分析:以|log2FoldChange|≧1,Pvalue≦0.05的标准来识别差异表达基因。模型组与假手术组比较,共有460个差异表达基因,其中321个上调,139个下调;电针组与模型组比较,共有559个差异表达基因,其中250个上调,309个下调。本研究认为,造模后显著下调的基因,与电针后显著上调的重叠基因,即为电针可能参与抗炎镇痛机制的差异表达上调基因;同理,造模后显著上调的基因,与电针后显著下调的重叠基因,即为电针可能参与抗炎镇痛机制的差异表达下调基因。Venn图显示,电针后有46个基因显著上调,65个基因显著下调。差异表达基因的GO富集分析:模型组与假手术组差异表达基因的GO富集分析结果显示,BP主要富集在“基因丝装配”、“中性粒细胞趋化性”、“微管束形成”、“白细胞游走”等过程。CC主要富集在“细胞外基质”、“蛋白质的细胞外基质”、“基因丝部分”、“细胞外基质成分”等过程。MF主要富集在“动力蛋白中间链结合”、“受体配体活性”、“细胞因子活性”、“动力蛋白轻链结合”等过程。电针组与模型组差异表达基因的GO富集分析结果显示,BP主要富集在“对其他生物的防御反应”、“髓系白细胞介导免疫”、“中性粒细胞趋化性”、“白细胞游走”等过程。CC主要富集在“蛋白质的细胞外基质”、“细胞外基质”、“浓缩染色体,着丝粒区”、“细胞外基质成分”等过程。MF主要富集在“氧结合”、“趋化因子结合”、“免疫球蛋白结合”、“细胞因子活性”等过程。差异表达基因的KEGG通路富集分析:“模型组vs假手术组”与“电针组vs模型组”涉及最多的通路集中在“信号转导”、“免疫系统”。“模型组vs假手术组”与“电针组vs模型组”重叠的通路富集在“IL-17信号通路”,“细胞因子受体相互作用”,“Th17细胞分化”,“PI3K-Akt信号通路”等免疫、炎症相关通路,以及“自身免疫性甲状腺病”,“产生IgA的肠道免疫网络”,等免疫相关疾病。5.qRT-PCR对PI3K-AKT/JAK-STAT信号通路及通路上的关键基因进行验证:与假手术组比较,模型组大鼠L5-S2脊髓背角中Pik3r2、Akt1、Casp9mRNA的表达水平均显著下调,Jak2、Stat3 mRNA的表达水平均显著上调(P<0.01)。与模型组比较,电针组大鼠L5-S2脊髓背角中Pik3r2、Akt1、Casp9 mRNA的表达水平均显著上调,Jak2、Stat3 mRNA的表达水平均显著下调(P<0.01)。结论电针CPPS大鼠“关元”、“中极”、“会阳”、“三阴交”穴可减轻前列腺组织炎症反应、恢复受损的组织形态,提高足底热刺激疼痛阈值,降低SP、TNF-α、IL-1 β等炎症、疼痛相关因子的表达,表明电针对CPPS具有较好的抗炎镇痛作用。RNA-Seq结果显示,电针主要是通过调控信号转导通路,调节炎症和免疫系统来发挥作用的,L5-S2脊髓背角中PI3K-AKT/JAK-STAT信号通路及通路上的差异表达基因Pik3r2、Akt1、Casp9、Jak2、Stat3 mRNA在电针治疗CPPS,缓解疾病相关症状中可能发挥了重要作用。
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