李亞歡,梁星辰,姜會梨,趙冰驄,孫 陽,高興州,李 想,馮世醒,李宇飛,圖 婭
(北京中醫(yī)藥大學,北京 100029)
抑郁癥是臨床常見精神障礙類疾病,臨床癥狀涉及廣泛,其癥狀的主要特征是情緒障礙、快感缺乏、認知功能障礙或復發(fā)易感性增加[1]。研究表明,抑郁癥發(fā)病與應激密切相關[2]。應激可以激活JNK信號通路,引起下丘腦-垂體-腎上腺素軸(Hypothalamic-pituitary-adrenal axis,HPA)功能亢進,損傷海馬組織[3],導致抑郁樣行為。由于抑郁癥發(fā)病機制不明確,傳統(tǒng)抗抑郁藥物治療手段有限,且存在無應答、副作用大的特點,因此迫切需要新的治療手段。研究顯示,針灸治療抑郁癥療效肯定[4-6],但針刺是否通過JNK信號通路調節(jié)HPA軸發(fā)揮抗抑郁作用還需要進一步的研究。本實驗將觀察當JNK信號通路被其特異性阻斷劑SP600125阻斷后,電針對慢性不可預知性溫和應激(CUMS)模型大鼠行為學的影響和對HPA軸相關指標的調節(jié)作用,探究電針及氟西汀治療CUMS大鼠的異同,進一步探討電針抗抑郁機制。
本實驗采用清潔級雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠72只,7周齡,160~200 g[北京維通利華,SCXK(京)2012-0001]。實驗動物自購入后,飼養(yǎng)于北京中醫(yī)藥大學的清潔級動物房,適應性喂養(yǎng)1周,群養(yǎng),自由攝食飲水,晝夜交替光照,溫度18~25℃,濕度(55±2)%。本實驗過程中的所有操作均在以減少、替代和優(yōu)化為核心的“3R”原則的指導下進行,善待實驗動物,維護動物福利。
無菌針灸針(規(guī)格:0.20 mm×25 mm,蘇州環(huán)球牌);腦立體定位儀(美國Stoelting);電針儀(北京華衛(wèi),型號:HANSLH-202);鹽酸氟西汀(美國禮來);SP600125阻斷劑(美國Selleck);二甲基亞砜(DMSO);大鼠促腎上腺皮質激素(ACTH)ELISA檢測試劑盒、大鼠促腎上腺皮質激素釋放激素(CRH)ELISA試劑盒、大鼠皮質酮(CORT)ELISA試劑盒(20160219,BG)。
72只SD大鼠隨機分為8組:空白組、模型組、氟西汀組、電針組、溶劑組、阻斷劑組、氟西汀+阻斷劑組、電針+阻斷劑組。除空白組大鼠群養(yǎng)、自由攝食飲水外,其余組均1只/籠孤養(yǎng),且每日隨機給予1種刺激方法。氟西汀組和氟西汀+阻斷劑組,于每日應激前30 min氟西汀灌胃。電針組和電針+阻斷劑組,每日應激前30 min電針干預。溶劑組,于應激前1 h給予與阻斷劑溶液同等劑量的DMSO側腦室注射,劑量10 μL/d。阻斷劑組、氟西汀+阻斷劑組和電針+阻斷劑組,于應激前1 h給予DMSO配制的阻斷劑溶液進行側腦室注射,劑量10 μL/d。
針刺方法:根據(jù)本團隊前期研究,參照《實驗動物針灸穴位圖譜》,選取相當于人體解剖部位的“內關”和“三陰交”兩穴,內關穴直刺,深度3~5 mm,三陰交穴直刺3~5 mm,接電針2 Hz、0.6 mA,以局部微顫為宜,20 min/次,1次/日,持續(xù)21天。
陽性藥物給藥方法:0.2 mg/mL的氟西汀混懸液,灌胃給藥,1.8 mg/kg,1次/日,持續(xù)21天。
本實驗的造模方法為常用的CUMS法[1,7],操作方法:使用7種不可預知的溫和性刺激(包括:夾尾3 min、震蕩30 min、束縛2 h、夜間光照12 h、斷食24 h、斷水24 h和潮濕墊料24 h)持續(xù)刺激21天,平均每種刺激使用3次,每日的刺激不應在同一時間段進行,避免大鼠產生耐受性,影響實驗結果。實驗開始前1周,溶劑組、阻斷劑組、氟西汀+阻斷劑組、電針+阻斷劑組大鼠均行側腦室套管埋置術。實驗過程中注意保持室內整潔、安靜,溫度、濕度適宜,盡量減少空氣流動,實驗人員操作力度適當,避免影響實驗結果。
根據(jù)文獻所示操作方法[1],采取腹腔注射法,注射10%的水合氯醛麻醉大鼠。待大鼠倒下,全身無力,反應消失后,將其放置于腦立體定位儀上,固定,保持大鼠顱骨水平位置,尋找前囟點。用定位儀確定大鼠側腦室的具體位置(旁開約1.5 mm,前囟后0.9 mm),迅速標記,鉆孔,植入套管,固定周圍組織。注射套管保持被套管帽覆蓋狀態(tài),僅在注射藥物時開啟。術后恢復7天。
根據(jù)計算,將適量的SP600125倒入DMSO溶液中,配制成濃度10 mg/mL的SP600125阻斷劑溶液,實驗第1天開始,每兩日注射1次,左右交替進行,劑量10 μL/d,持續(xù)21天。DSMO溶液,實驗第1天開始每兩日注射1次,左右交替進行,劑量10 μL/d,持續(xù)21天。
本研究采用糖水實驗反映大鼠快感缺乏的抑郁樣行為。于實驗前2天,對大鼠進行1%糖水適應性訓練,隨后禁食12 h。在實驗開始前1天,實驗第7天、14天和21天的同一時間段,以同樣方法測量大鼠1 h的糖水消耗量,共4次,計算糖水偏好指數(shù),對比大鼠糖水偏好指數(shù)變化。計算方法:糖水偏好指數(shù)(100%)=糖水攝入量/總液體攝入量×100%。
實驗結束后,用抽簽法從每組隨機選取6只大鼠,麻醉,冰上快速分離垂體與下丘腦,置于液氮中,轉移到冰箱保存(溫度:-80℃),等待檢測。應用酶聯(lián)免疫吸附劑測定技術(ELISA法,反相競爭法)檢測大鼠下丘腦CRH和垂體ACTH含量。檢測方法按照ELISA試劑盒操作方法進行檢測。
實驗完成后,隨機從每組中抽取6只大鼠,麻醉,腹主動脈取血,血樣置于10 mL離心管,靜置1 h(室溫),離心20 min(r=3 000 r/min),取上清液,分裝于1.5EP管中,于低溫冰箱中冷凍保存,溫度:-80℃。用ELISA法檢測大鼠血清ACTH和CORT含量。具體檢測方法參照ELISA試劑盒操作方法進行檢測。
相對于模型組而言,氟西汀+阻斷劑組的大鼠糖水偏好百分數(shù)顯著降低(P<0.01);與氟西汀組相比,電針組大鼠明顯升高(P<0.05);與溶劑組相比,電針組大鼠糖水攝入量升高(P<0.01)。見表1和封三彩圖1。
表1 各組大鼠糖水偏好指數(shù)
注:組間差異(F=2.904,P=0.011);組內差異:測量時間(F=7.043,P=0.000);組別×測量時間(F=0.514,P=0.962);與模型組相比,##P<0.01;與溶劑組相比,▲▲P<0.01;與氟西汀組相比,■P<0.05。
與空白組相比,模型組垂體促腎上腺皮質激素表達顯著增加(P<0.01);相對于模型組而言,氟西汀組大鼠的垂體促腎上腺皮質激素(ACTH)含量顯著降低(P<0.01),電針組大鼠的垂體促腎上腺皮質激素(ACTH)含量顯著降低(P<0.01);與溶劑組相比,阻斷劑組明顯降低(P<0.05),氟西汀+阻斷劑組顯著降低(P<0.05),電針+阻斷劑組大鼠垂體促腎上腺皮質激素(ACTH)水平顯著降低(P<0.01);與阻斷劑組相比,電針+阻斷劑組的垂體促腎上腺皮質激素含量顯著降低(P<0.05);與氟西汀+阻斷劑組相比,電針+阻斷劑組垂體促腎上腺皮質激素含量顯著降低(P<0.05)。各組大鼠下丘腦CRH表達干預前后無顯著差異(P>0.05)。見表2和圖2。
表2 各組大鼠垂體ACTH和下丘腦CRH含量變化
注:與空白組比較,**P<0.01;與模型組比較,#P<0.05,##P<0.01;與溶劑組比較,▲P<0.05,▲▲P<0.01;與阻斷劑組比較,■P<0.05;與氟西汀組比較,◆P<0.05;與氟西汀+阻斷劑組比較,◇P<0.05。
注:與空白組比較,**P<0.01;與模型組比較,#P<0.05,##P<0.01;與溶劑組比較,▲P<0.05,▲▲P<0.01;與阻斷劑組比較,■P<0.05;與氟西汀組比較,◆P<0.05;與氟西汀+阻斷劑組比較,◇P<0.05。圖2 各組大鼠垂體ACTH和下丘腦CRH含量變化
與空白組相比,模型組血清ACTH表達顯著增加(P<0.05);相比于模型組,氟西汀組大鼠血清促腎上腺皮質激素(ACTH)顯著降低(P<0.01),電針組血清促腎上腺皮質激素顯著降低(P<0.05);與溶劑組相比,電針+阻斷劑組血清的促腎上腺皮質激素水平降低(P<0.05);相比于阻斷劑組,電針+阻斷劑組血清的促腎上腺皮質激素含量降低(P<0.05)。
與空白組相比,模型組血清CORT表達顯著增加(P<0.01);與模型組比較,氟西汀組血清CORT降低(P<0.01),電針組血清的CORT含量也有降低(P<0.01)。見表3。
表3 各組大鼠血清ACTH和CORT含量變化
注:血清ACTH組間差異(F=3.528,P=0.005);血清CORT組間差異(F=2.335,P=0.043)。與空白組比較,*P<0.05,**P<0.01;與模型組比較,#P<0.05,##P<0.01;與溶劑組比較,▲P<0.05;與阻斷劑組比較,■P<0.05;血清CORT組間差異(F=2.335,P=0.043)。
抑郁癥是一種情緒低落、興趣喪失以及精力缺乏為主癥的臨床常見精神疾患,是全球疾病負擔的重要貢獻者,在醫(yī)學研究領域備受關注[8]。2019年2月18日,北京大學第六醫(yī)院黃悅勤教授等在《柳葉刀·精神病學》發(fā)表研究文章,報告了中國精神衛(wèi)生調查(CMHS)的患病率數(shù)據(jù):樣本來自中國除港澳臺地區(qū)的31個省、自治區(qū)及直轄市,157個國家CDC疾病監(jiān)測點(縣/區(qū)),共32 552人完成了調查。研究發(fā)現(xiàn),排除癡呆后,六大類精神障礙(心境障礙、焦慮障礙、酒精/藥物使用障礙、精神分裂癥及相關精神病性障礙、進食障礙、沖動控制障礙)的加權12月患病率為9.3%(95% CI 5.4-13.3),加權終生患病率為16.6%(13.0-20.2)。抑郁癥發(fā)病復雜,與社會環(huán)境、生化、遺傳等因素密切相關。研究發(fā)現(xiàn),抑郁癥發(fā)病與區(qū)域腦容量變化(尤其是海馬區(qū))及功能性大腦環(huán)路(如認知控制網絡)改變關系密切。抑郁癥的病理機制過程中有確切的神經生物學應答系統(tǒng)功能紊亂,包括 HPA軸功能紊亂和免疫系統(tǒng)紊亂。
應激是在內穩(wěn)態(tài)受到威脅時,機體為了保持內穩(wěn)態(tài)的平衡而產生的一系列適應性反應。一定程度的應激能激活機體非特異適應系統(tǒng),提高抵抗力,但是嚴重或持久的應激則對身體無益,尤其是慢性應激。慢性應激嚴重影響著人類的身心健康,容易誘發(fā)軀體或精神疾病[9],導致抑癥的發(fā)生,誘發(fā)抑郁樣行為。糖水實驗可以基于獎賞系統(tǒng)評價抑郁癥模型快感缺乏程度。本實驗采用糖水偏好指數(shù)作為行為學觀察指標,觀察大鼠快感缺失的抑郁樣行為。研究結果顯示,慢性不可預知應激誘導模型組大鼠糖水偏好指數(shù)顯著降低,是大鼠對糖水獎賞的敏感性降低的結果,是快感缺乏程度加重的表現(xiàn),這與先前研究具有一致性[10]。針刺干預有效逆轉了大鼠糖水偏好指數(shù)降低,明顯改善了大鼠抑郁樣行為。本實驗中各組大鼠糖水偏好實驗的基線行為學數(shù)據(jù)存在組間差異,這可能是由于經側腦室套管埋置術組別經過手術刺激的干擾所致。其潛在原因和機制,本團隊正在進行深入研究。
HPA軸功能亢進,是抑郁癥的重要發(fā)病機制之一[11-12]。隨著刺激的持續(xù),下丘腦釋放大量CRH,刺激垂體合成、釋放大量的促腎上腺皮質激素,外周血促腎上腺皮質激素水平增加,作用于腎上腺皮質,導致腎上腺皮質和外周血的皮質醇(CORT)含量均上升。針刺可調節(jié)HPA軸功能狀態(tài),緩解亢進狀態(tài),下調ACTH、CORT水平,糾正HPA軸紊亂,從而起到抗抑郁的作用。本團隊前期研究發(fā)現(xiàn),電針在下調慢性應激抑郁模型大鼠HPA軸上關鍵性指標ACTH及CORT的表達及減輕抑郁癥狀上有穩(wěn)固效果[13-14]。電針結合氟西汀干預慢性應激模型大鼠的研究表明,電針治療在逆轉HPA軸高功能狀態(tài)方面,有著與氟西汀相當?shù)寞熜15],但是,電針結合氟西汀的治療卻比兩者單用效果顯著,提示電針有與氟西汀相當水平的抗抑郁作用,并與氟西汀具有協(xié)同抗抑郁作用。
c-jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)即為應激活化蛋白激酶(SAPK),能激活Ser63和Ser73兩個c-jun氨基末端區(qū)域,是絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)家族的主要成分,參與細胞分化、細胞凋亡和機體應激反應過程,從而廣泛牽涉多種疾病的發(fā)生演變,且發(fā)揮重要作用[16-19]。MAPK家族是重要的細胞內信號傳導系統(tǒng),負責各種外部刺激信號從細胞表面?zhèn)鲗У郊毎藘炔?,參與調節(jié)多種重要的生理過程。JNK的激活常見于各種神經退化性疾病當中,近年的研究成果已逐漸證實JNK的激活在抑郁行為調控中的重要作用。JNK信號通路的信號轉導是級聯(lián)反應。MKK4和MKK7可以磷酸化JNK信號通路上的兩個位點而激活JNK信號通路,引發(fā)活化的JNK中的一部分從核外向核內的轉移,繼而激活新蛋白質的合成途徑,發(fā)揮效應。JNK/MAPK可以通過加速c-jun磷酸化和激活Caspase家族的凋亡蛋白兩種途徑啟動細胞凋亡程序[20-21]。
本實驗顯示,本實驗中采用的應激方法成功激活了大鼠海馬的JNK信號通路,影響了HPA軸上關鍵性指標含量,導致ACTH、CORT和CRH含量水平升高,致使出現(xiàn)抑郁樣行為,與前期研究結果一致[22-29]。JNK信號通路特異性阻斷劑SP600125能特異性地阻斷JNK信號通路,且具有高度特異性,能明顯降低JNK信號通路的活性,且其作用強度比MAPK激酶ERK1、p38-2和絲/蘇氨酸激酶PKA更高。研究顯示,阻斷劑SP600125與電針共用和與氟西汀共用時,均能產生較單用電針和氟西汀更好的療效,SP600125能夠減少c-jun的磷酸化[30]。本實驗研究發(fā)現(xiàn),電針可調控JNK信號通路的活性,下調ACTH、CORT和CRH水平,從而改善抑郁樣行為,且與阻斷劑同用具有協(xié)同作用,治療效果更顯著。與前期研究具有一致性。
根據(jù)本團隊前期研究,本研究選取了“內關”和“三陰交”兩穴。內關,為手厥陰心包經之絡穴,能安神定悸,“心澹澹而善驚恐心悲,內關主之”;同時,內關通陰維脈,為“八脈交會穴”之一,精神疾病的發(fā)生多與陰維脈功能失調有關,“陰陽不能自相維,則悵然失志”。三陰交為足三陰經之交會穴,能健脾、疏肝、益腎、調和氣血,兩穴共用能疏肝解郁、鎮(zhèn)靜安神。董佩等[31]分析研究針刺治療原發(fā)性抑郁癥的選穴規(guī)律,發(fā)現(xiàn):內關、三陰交是臨床針刺治療抑郁癥中使用頻率僅次于百會、印堂的穴位。馬學紅等[32]在針刺聯(lián)合西藥治療抑郁癥的臨床研究中發(fā)現(xiàn),針刺內關、三陰交等穴,可以明顯降低輕中度抑郁癥患者的漢密爾頓量表(HAMD-17)和基于患者報告的癥狀量表(MYMOP)得分,緩解抑郁狀態(tài),改善患者總體健康狀況和活動情況,且治療效果優(yōu)于單純的西藥治療。
總之,針刺治療對于緩解抑郁癥患者的軀體障礙、情感障礙和認知障礙的療效已經被證實,且治療優(yōu)勢顯而易見,不會產生抗抑郁藥常見的副作用[33-35]。可見,進一步深入探討抑郁癥發(fā)病機制及針刺抗抑郁機理的必要性。本研究結果具有啟發(fā)性,電針對慢性不可預知性應激抑郁狀態(tài)的治療作用可能是通過干預JNK信號通路發(fā)揮調節(jié)HPA軸功能來實現(xiàn)的。因此,通過探究其在細胞和分子水平可能的發(fā)病機制將為尋找更有效的抗抑郁防治方法的重要途徑,可能對于揭秘針刺抗抑郁機制意義非凡,因此本研究團隊正在進一步深入研究中。