针刺降低SHR血压的靶脑区信号转导通路机制研究

来源 :广州中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liubo200987
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背景:原发性高血压病(Essential Hypertension,EH)在世界范围内是最受关注的疾病之一。据统计,在世界范围内,25岁以上的人群中约有40%的人患有高血压病,其中EH约有10亿人,预计这一数字在2025年将变为15.6亿。高血压还是心血管疾病的主要危险因素,如中风,冠心病和认知障碍等,高血压及其并发症每年造成超过1040万人死亡。虽然存在诸多弊端,但西医口服药仍是目前的主要治疗手段,这些弊端包括,疗效不稳定、患者依从性较差、毒副作用大等。中医,尤其是针灸在治疗EH时有着绝对的优势,被各代医家运用于临床,已传承使用了 3000余年,针灸操作简易、无副作用、疗效显著,对多个靶器官有双向调节、保护的作用。近年来,针灸降压备受众多学者的关注并成为研究热点。西方发达国家已经开展了多个针刺治疗EH的大型临床随机对照研究,多个临床随机对照实验表明,针刺太冲穴可以调节患者的原发性高血压。本研究的立题依据是根据我们前期实验运用脑功能成像技术(PET,fMRI等)对经穴特异性研究的成果,建立了“经穴-脑相关”的经穴作用机制理论模型,认为人体作为生物体,针刺经穴的治疗性刺激必须经过中枢神经系统的调节和整合才能到达靶效应器官,并发挥疗效。根据此理论模型,我们在先期的实验中使用PET-CT成像技术结合蛋白组学技术从延髓内心血管中枢入手,探讨了针刺太冲穴降压的中枢效应机制,在SHR中枢神经系统中更精确的定位了部分与太冲穴降压相关的靶效应脑区,发现针刺太冲可影响SHR延髓内11种蛋白的含量而达到降压的效果。进一步qPCR及Western Blot实验表明,11种蛋白中有6种蛋白与前期结果一致。由此,我们提出针刺降压的新机制,即针刺太冲激活脑内的集中靶效应脑区,并通过影响其内的关键蛋白质合成而降低血压。但是,我们在前期课题只研究了单个穴位的降压效应及效应脑区蛋白的合成变化,还有更多的细胞改变有待发现。经穴配伍是针灸治病的基本模式,作用相同或者相似的多个经穴联合使用有加强针刺作用的效果。本研究采用以太冲配伍太溪对比太冲、太溪单穴的设计形式,是为了阐明针刺的配伍效应与针刺单穴起效的关系。要探索这些改变,需要直接考察细胞通路在针刺效应中的激活情况,了解其对基因表达调控的影响。因此需要借助转录组测序技术,探索针刺效应在基因水平和细胞信号转导通路上的表现,发掘更多针刺效应机制的科学依据。有关这方面研究国外尚未开展,国内也鲜有这方面的报道。目的:本研究以二代中枢降压药莫索尼定作为对照,通过太冲配伍太溪穴与太冲、太溪单穴的对比,一方面是为了研究莫索尼定和针刺在治疗高血压时的中枢效应的差别,区别二者发挥降压效应时的激活脑区的差别和中枢神经生物学效应差异,在细胞信号转导通路水平探索两者降压途径与降压靶点的不同,有助于研究和探索新的中枢降压机制和作用靶点。此外,本研究探索针刺降压的时效规律特点,以便指导临床实践。方法:将48只雄性自发性高血压大鼠随机分为模型组、太冲组、太溪组、太冲+太溪组、非穴组、莫索尼定组,共6组。另外8只雄性WKY大鼠作为正常对照组。太冲组、太溪组、太冲+太溪组、非穴组连续针刺7天,莫索尼定组灌胃给药,剂量为0.04mg/kg,连续灌胃7天,模型组和正常组只做抓取操作,不做针刺治疗。比较第一天治疗后30、60、90min各组的血压,并通过PET-CT扫描探索针刺即刻降压的效应脑区;比较连续治疗7天后24、48、72h各组的血压,并通过PET-CT扫描探索针刺疗程后降压的效应脑区。此外,治疗7天后24h取材,摘除大鼠延髓、下丘脑、丘脑、小脑、海马、感觉皮层;提取脑区的mRNA,使用转录组测序技术检测关键脑区组织,寻找关键脑区的细胞信号转导通路,进一步使用qPCR验证转录组测序的结果。结果:针刺治疗即刻结果显示:1)与SHR组相比,太冲组、太溪组、太冲+太溪组在30、60mmin均有降低收缩压和舒张压的作用,而太冲+太溪组在90min仍能降低SHR的收缩压和舒张压的作用;2)与SHR组相比,莫索尼定组在灌胃后30-90min均能降低SHR的收缩压和舒张压;3)与SHR组相比,假针刺组在30-90min无明显降压作用;4)与假针刺组相比,太冲组、太溪组在30、60min降低收缩压和舒张压的作用明显,而太冲+太溪组在30-90mmin降低收缩压和舒张压的作用明显。针刺治疗疗程后结果显示:1)与SHR组相比,太冲组、太溪组、太冲+太溪组在疗程后24、48h均有降低收缩压和舒张压的作用,而太冲+太溪组在疗程后72h仍能降低SHR的收缩压和舒张压的作用;2)与SHR组相比,莫索尼定组在灌胃后疗程后24-72h均能降低SHR的收缩压和舒张压;3)与SHR组相比,假针刺组在疗程后24-72h无明显降压作用;4)与假针刺组相比,太冲组、太溪组在疗程后24、48h降低收缩压和舒张压的作用明显,而太冲+太溪组在疗程后24-72h降低收缩压和舒张压的作用明显。PET-CT扫描针刺即刻后脑区的葡萄糖代谢改变的结果显示:与WKY组比较,SHR组葡萄糖代谢降低的脑区有:运动皮层,感觉皮层,视觉皮层,SHR组葡萄糖代谢升高的脑区有:腹侧眶皮质、丘脑、背侧丘脑侧核组等;与SHR组相比,太冲组葡萄糖代谢降低的脑区有:粒状岛状皮质、前嗅核等,太冲组葡萄糖代谢升高的脑区有:小脑前叶、小脑后叶等;与SHR组相比,太溪组葡萄糖代谢升高的脑区有:视觉皮层、小脑后叶,太溪组葡萄糖代谢降低的脑区有:前嗅核、伏隔核等;与SHR组相比,太冲+太溪组葡萄糖代谢升高的脑区有:延髓、小脑前叶等,太冲+太溪组葡萄糖代谢降低的脑区有:丘脑、背侧丘脑等;与莫索尼定组相比,太冲+太溪组葡萄糖代谢升高的脑区有:听觉皮层、前度皮层等,太冲+太溪组葡萄糖代谢降低的脑区有:粒状岛状皮层、扣带皮层等;针刺疗程后,与WKY组相比,SHR组葡萄糖代谢升高的脑区有:背侧丘脑、丘脑等,SHR组葡萄糖代谢降低的脑区有:扣带皮层,感觉皮层等;与SHR组相比,太冲组葡萄糖代谢升高的脑区有:延髓,太冲组葡萄糖代谢降低的脑区有:背侧丘脑、纹状体等;与SHR组相比,太溪组葡萄糖代谢升高的脑区有:嗅皮质、下脚等,太溪组葡萄糖代谢降低的脑区有:丘脑,纹状体等;与SHR组相比,太冲+太溪组葡萄糖代谢升高的脑区有:粒状岛状皮层,纹状体等,太冲+太溪组葡萄糖代谢降低的脑区有:背侧丘脑,运动皮质等;与莫索尼定组相比,太冲+太溪组葡萄糖代谢升高的脑区有:丘脑,下丘脑等,太冲+太溪组葡萄糖代谢降低的脑区有:基底神经节,尾状核等。差异表达基因Pathway功能的分析结果显示:1)模型组与WKY组比较,在延髓中,差异表达基因主要富集在:钙信号通路、cGMP-PKG信号通路、心肌收缩、5-羟色胺能突触、γ-氨基丁酸(GABA)能突触、催产素信号通路、醛固酮合成和分泌、致心律失常性右心室心肌病(ARVC)、MAPK信号通路、Rap1信号通路、酪氨酸代谢、PI3K-Akt信号通路、ECM-受体相互作用等。其中富集在心血管疾病相关的差异表达基因:Cacna1f、Tnf、Ttr、Th、Itga1、Cyp17a1、Arrb1、Gabrb1、Slc18a1、Stard6、Cd36、Mylk3、Sv2c、Gadd45b、Adcy1、Mrvi1、Itga4、Cyp11b3 等。在下丘脑中,差异表达基因主要富集在:MAPK信号通路、Rap1信号通路、钙信号通路、cGMP-PKG信号通路、流体剪切应力和动脉粥样硬化、催乳素信号通路、5-羟色胺能突触、γ-氨基丁酸(GABA)能突触、醛固酮合成和分泌、酪氨酸代谢等。其中富集在心血管疾病相关的差异表达基因:Efna5、Angpt12、Ednra、Erbb2、Nexn、Tacr3、Tnf、Esr1、Grpr、Gabrb1、Hspa1b、Atp2b4、Gabrd、Moap1、Pard6g、Isoc2b、Isoc1、Map3k5 等。在丘脑中,差异表达基因主要富集在:MAPK信号通路、流体剪切应力和动脉粥样硬化、γ-氨基丁酸(GABA)能突触、醛固酮合成和分泌、5-羟色胺能突触、Rap1信号通路等。其中富集在心血管疾病相关的差异表达基因:Gstm2、Tnf、Hspa1b、Gabra6、Creb314、Isoc1、Map3k5、Gstm5、Wfdc6a、Cdh1 等。2)太冲组与模型组比较,在延髓中,差异表达基因主要富集在:Rap1信号通路、致心律失常性右心室心肌病(ARVC)、流体剪切应力和动脉粥样硬化、酪氨酸代谢、催乳素信号通路、心肌收缩、钙信号通路、cGMP-PKG信号通路、γ-氨基丁酸(GABA)能突触、Hippo信号通路等。其中富集在心血管疾病相关的差异表达基因:Armc3、Nppc、Th、Dbh、Ccdc40、Adra1d、Gabra6、Tp73、Nr4a1、Htr5b等。在下丘脑中,差异表达基因主要富集在:PI3K-Akt信号通路、ECM-受体相互作用、血小板活化、肥厚型心肌病(HCM)等。其中富集在心血管疾病相关的差异表达基因:LOC310926、Fndc3c1等。在丘脑中,差异表达基因主要富集在:催产素信号通路、钙信号通路、PI3K-Akt信号通路、ECM-受体相互作用等。其中富集在心血管疾病相关的差异表达基因:Kcnj4、Drd1、Nexn、Adra1d、LOC310926等。3)太溪组与模型组比较,在延髓中,差异表达基因主要富集在血管平滑肌收缩、细胞因子、细胞因子受体相互作用、AMPK信号通路、PPAR信号通路、钙信号通路、剪接、长寿调节通路、5-羟色胺能突触、调节肌动蛋白细胞骨架。其中富集在心血管疾病相关的差异表达基因:Ccr5、Rps15a、Shox2、C1q12、Epgn、Adra1d、Hspa1b、Wbp11、Vkorc111、Rfxap、Sec1413、Htr5b。在下丘脑中,差异表达基因主要富集在:钙信号通路、VEGF信号通路、cGMP-PKG信号通路、花生四烯酸代谢、流体剪切应力和动脉粥样硬化、癌症中的蛋白多糖、血管平滑肌收缩、色氨酸代谢、补体和凝血级联、血小板活化、Wnt信号通路、心肌收缩、肾素-血管紧张素系统。其中富集在心血管疾病相关的差异表达基因:Sphk1、Pde5a、Akr1c14、Akr1c14、Pde5a、Gstm2、Igf2、Actg2、Cyp1b1、Prg4、Co11a1、Arhgap29、Wnt6、Tpm2、Enpep、Acta2、Co13a1。在丘脑中,差异表达基因主要富集在:致心律失常性右心室心肌病、流体剪切应力和动脉粥样硬化、心肌收缩、血小板活化、cGMP-PKG信号通路、心肌细胞中的肾上腺素能信号传导、卵母细胞减数分裂、紧密连接、补体和凝血级联、醚脂代谢。其中富集在心血管疾病相关的差异表达基因:Armc3、Ass1、Ccdc40、Cartpt、Adra1d、Cfap45、Tmemm255a、Tjp3、Scn4b、Lca51、Gstm6、Lmntd1、Cd55、Sec1413、Calm14、Co11a2。4)与模型组相比,太冲+太溪组在延髓中的差异表达基因主要富集在细胞因子-细胞因子受体相互作用、酪氨酸代谢、亨廷顿病、癌症中的转录失调、聚糖生物合成和代谢、逆行内源性大麻素信号传导、γ-氨基丁酸能突触。其中富集在心血管疾病相关的差异表达基因:Chrnb3、Th、Dbh、Wdr63、Gabrd、Gabra6、Nr4a3、LOC689064、Zfp36、Chrna6。在下丘脑中,差异表达基因主要富集在:PI3K-Akt信号通路、血小板活化、RAS信号通路、Rap1信号通路、钙信号通路、cGMP-PKG信号通路、cAMP信号通路、心肌细胞中的肾上腺素能信号传导、血管平滑肌收缩、流体剪切应力和动脉粥样硬化。其中富集在心血管疾病相关的差异表达基因:Rp137a、Rps14、LOC310926、LOC681766。在丘脑中,差异表达基因主要富集在:cAMP信号通路、肾素-血管紧张素系统、cGMP-PKG信号通路、MAPK信号通路、心肌收缩、心肌细胞中的肾上腺素能信号传导、γ-氨基丁酸(GABA)突触、神经营养因子信号通路、醛固酮合成和分泌。其中富集在心血管疾病相关的差异表达基因:Drd1、Npy、Mas1、Bmp3、Adra1d、Rasgrp1、Myh7、Gng7、Ntrk1、Nr4a1。进一步qPCR实验验证发现,针刺降压的相关通路基因集中在延髓的Adcy1基因、Glra1基因、Htr5b基因、Th基因、Tuba1 α基因、Gabrd基因Hspa1b基因和Dbh基因;下丘脑的Eno1基因、Gng13基因、Myorg基因、RT1-A3基因、Ccr5基因、β-globin基因、Angpt12基因和Calm14基因;丘脑的RT1-A3基因、Calm14 基因。结论:1)针刺太冲穴、太溪穴及太冲+太溪穴均可降低SHR的血压,且穴位配伍强于单穴疗效2)丘脑是本次实验中新发现的针刺降压关键脑区3)针刺可以调节中枢中多条与血压调控相关的信号通路,深入机制有待继续研究。
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