謝燦明,江姍姍,王 瑤,向 靜,劉曉月,唐 紅,李展富,汪紅娟,陳楚淘,田浩梅
1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿與康復(fù)學(xué)院(湖南 長(zhǎng)沙 410208);2.安徽中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院康復(fù)中心(安徽 合肥 230061);3.成都中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院(四川 成都 610075);4.湖南省婦幼保健院中醫(yī)科(湖南 長(zhǎng)沙 410008)
腦卒中(cerebral apoplexy)是全球第二大死亡原因[1],其中缺血性腦卒中占70%以上,具有極大的危害性[2]。血管復(fù)通是治療缺血性腦卒中的重要手段,但在此過(guò)程中可能會(huì)加重神經(jīng)組織損傷和肢體功能障礙,此過(guò)程被稱為腦缺血再灌注損傷(cerebral ischemia reperfusion injury,CIRI),腦缺血后神經(jīng)元損傷的程度是決定預(yù)后的主要因素,尋找有效降低神經(jīng)元損傷的方法十分重要。環(huán)狀RNAs(circRNAs)是一類具有特殊結(jié)構(gòu)的非編碼 RNA,其功能多樣,充當(dāng)微小RNAs(miRNAs)的“海綿”是其中之一,circRNAs 競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合并以海綿樣方式吸附miRNAs,阻止miRNAs 與其靶信使RNAs(mRNAs)結(jié)合,從而調(diào)控靶基因的表達(dá),即競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA(ceRNA)機(jī)制[3]。 研究[4-6]表明,circRNAs 的表達(dá)與神經(jīng)元發(fā)育以及多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病緊密聯(lián)系,通過(guò)高通量測(cè)序在大、小鼠大腦中動(dòng)脈閉塞(MCAO)模型的腦組織中發(fā)現(xiàn)了變化的circRNAs 表達(dá)譜,并對(duì)其中差異表達(dá)的circRNAs 宿主基因和mRNAs進(jìn)行基因本體(GO)數(shù)據(jù)庫(kù)功能富集分析,發(fā)現(xiàn)其涉及腦形態(tài)發(fā)生、神經(jīng)元到神經(jīng)元突觸等多種生物學(xué)過(guò)程[7-9],提示circRNAs 有望成為CIRI 治療新靶點(diǎn)。課題組前期研究[10-11]證實(shí),針刺“大椎”“水溝”“百會(huì)”穴可通過(guò)調(diào)整多種蛋白功能與多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路抗神經(jīng)元損傷,從而保護(hù)缺血損傷的腦組織。既往研究發(fā)現(xiàn)針刺可能通過(guò)調(diào)節(jié)circRNAs 的表達(dá)對(duì)其他疾病產(chǎn)生影響[12-13],因此本研究以circRNAs 為切入點(diǎn),探討針刺對(duì)CIRI 大鼠腦組織的保護(hù)作用與差異表達(dá)核心基因、轉(zhuǎn)錄網(wǎng)中mRNAs 功能之間的聯(lián)系,進(jìn)而為針刺調(diào)控circRNAs抗CIRI后神經(jīng)損傷提供相關(guān)參考。
1.1 材料
1.1.1 動(dòng)物 SPF 級(jí)健康雄性SD 大鼠54 只,體質(zhì)量220~250 g,由湖南中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供。動(dòng)物生產(chǎn)合格證號(hào):SCXK(湘)2020-0004。動(dòng)物使用合格證號(hào):SYXK(湘)2019-0009。飼養(yǎng)條件為SPF 級(jí)動(dòng)物房。室溫(25±1)℃,環(huán)境濕度40%~60%,每日12 h 光照時(shí)間,不限制進(jìn)食、飲水。本實(shí)驗(yàn)方案通過(guò)湖南中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利和倫理委員會(huì)審查(倫理批準(zhǔn)號(hào):LL2021081203)。
1.1.2 主要藥物與試劑 戊巴比妥鈉,德國(guó)Merck Kgaa 公司(批號(hào):2203172);2% 2,3,5-三苯基氯化四唑(TTC)溶液,北京雷根生物技術(shù)有限公司(批號(hào):DK0005);多聚甲醛,北京白鯊易生物科技有限公司(批號(hào):BL539A);二甲苯,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司(批號(hào):10023418);甲苯胺藍(lán)染液,武漢塞維爾生物科技有限公司(批號(hào):G1032);超純總RNA 提取試劑盒,康為世紀(jì)生物科技股份有限公司(批號(hào):CW0581S);第三代全長(zhǎng)cDNA 一鏈合成試劑盒(去基因組)[HiScript Ⅲ1st Strand cDNA Synthesis Kit(+gDNA wiper)]、通用型高特異性染料法定量PCR 檢測(cè)試劑盒(AceQ Universal SYBR qPCR Master Mix),南京諾唯贊生物科技股份有限公司(批號(hào):R312-01、Q511-02)。
1.1.3 主要儀器 MCAO 栓線,北京西濃科技發(fā)展有限公司[規(guī)格:(0.32±0.02)mm];恒溫水浴鍋,上海南陽(yáng)儀器有限公司(型號(hào):HHS-2);掃描儀,美國(guó)Agilent 公司(型號(hào):G2505C);熒光定量 PCR 儀,美國(guó)Applied biosystems 公司(型號(hào):ABI 7500);包埋機(jī),武漢俊杰電子有限公司(型號(hào):JB-P5);病理切片機(jī),上海徠卡儀器有限公司(型號(hào):RM2016);無(wú)菌毫針,蘇州針灸用品有限公司(規(guī)格:0.25 mm×13 mm);circRNA芯片及芯片標(biāo)記試劑盒,美國(guó)Arraystar 公司(型號(hào):Human circRNA Array V2)。
1.2 分組與造模 大鼠常規(guī)飼養(yǎng)7 d后,采用隨機(jī)數(shù)字表法選取18只大鼠定為假手術(shù)組,其余大鼠進(jìn)行造模,造模成功后的大鼠隨機(jī)分為模型組和針刺組,每組18 只。造模方法:造模前24 h 大鼠禁食,正常飲水,2%的戊巴比妥鈉(3 mL/kg)腹腔麻醉,參照從頸總動(dòng)脈插入線栓的Longa 線栓法[14]并加以改良制備大鼠右側(cè)MCAO/R模型。造模結(jié)束后將大鼠輕放于恒溫墊保溫,待大鼠麻醉完全蘇醒后,參照Longa 評(píng)分法[14]進(jìn)行評(píng)定,1~3分的大鼠納入實(shí)驗(yàn)。假手術(shù)組大鼠僅用玻璃分針?lè)蛛x頸總動(dòng)脈、頸內(nèi)外動(dòng)脈。
1.3 干預(yù)方法 假手術(shù)組與模型組大鼠用鞋帶捆綁四肢,俯臥位固定于鼠板30 min,每12 h干預(yù)1次,共7次。針刺組在假手術(shù)組與模型組基礎(chǔ)上增加針刺操作,參考《實(shí)驗(yàn)針灸學(xué)》[15]和大鼠實(shí)驗(yàn)圖譜[16]針刺“大椎”“水溝”“百會(huì)”穴,均勻捻轉(zhuǎn)刺激1 min,頻率為90 次/min,15 min后行針1次,共留針30 min。
干預(yù)期結(jié)束,大鼠完成改良Garcia 評(píng)分后,予2%的戊巴比妥鈉(3 mL/kg)腹腔麻醉。全腦組織:迅速取大鼠全腦,置于-20 ℃冰箱中冷凍10 min,每組抽取5 只用作TTC 染色;用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的氯化鈉溶液簡(jiǎn)單沖洗全腦組織,放入裝有4%多聚甲醛的容器中固定24 h 以上,每組抽取5 只用作尼氏染色。海馬組織:將取出的全腦組織置于冰盒分離缺血側(cè)海馬組織,每組隨機(jī)抽取3 只用于基因芯片檢測(cè),5 只用于實(shí)時(shí)熒光定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(RT-qPCR)檢測(cè)。
1.4 觀察指標(biāo)與檢測(cè)方法
1.4.1 神經(jīng)功能損傷情況 采用改良Garcia 評(píng)分法[17]在首次針刺前和末次針刺后評(píng)估大鼠的運(yùn)動(dòng)功能與感覺功能,各項(xiàng)總計(jì)18 分,神經(jīng)功能損傷越嚴(yán)重則得分越低。
1.4.2 TTC 染色法檢測(cè)大鼠腦梗死面積 將冷凍的全腦組織置于冰上,去除后側(cè)的小腦和低位腦干、前側(cè)的嗅球,將腦組織按冠狀位平均切成5 個(gè)腦片,每片厚薄均勻,約2 mm,放入玻璃燒杯,再倒入2% TTC 溶液,放入37 ℃水浴箱中,共染10 min,中途翻一次面,染色過(guò)程中全程避光;在染色結(jié)束后,倒入4%多聚甲醛固定,1 d 后用相機(jī)拍照。將圖片導(dǎo)入ImageJ 軟件進(jìn)行腦梗死面積的測(cè)量,導(dǎo)出數(shù)據(jù)后利用Swanson公式[18]計(jì)算腦梗死面積百分比。
1.4.3 基因芯片技術(shù)篩選差異表達(dá)基因中的核心circRNAs 及GO 功能富集分析 測(cè)定RNA 樣品的濃度和純度后,利用核糖核酸酶R 去除各樣品線性RNA 并富集circRNAs,將其擴(kuò)增并轉(zhuǎn)錄為熒光cRNA后進(jìn)行純化,標(biāo)記的cRNA 被雜交到Arraystar 大鼠circRNA 陣列,將裝有雜交液的玻片裝配到circRNA 表達(dá)芯片玻片,經(jīng)過(guò)孵育、清洗與固定后,使用安捷倫提取軟件G2505C 進(jìn)行掃描,利用R 軟件limma 包進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。以差異倍數(shù)(FC)>1.25,P<0.05 為篩選標(biāo)準(zhǔn)整理出模型組/假手術(shù)組、針刺組/模型組共同差異表達(dá)的circRNAs(co-DE circRNAs),再根據(jù)P值、FC、GO 條目富集數(shù)量篩選出高表達(dá)的核心co-DE circRNAs,根據(jù)在線數(shù)據(jù)庫(kù)(http://www.geneontology.org)對(duì)核心co-DE circRNAs 的來(lái)源基因進(jìn)行GO 功能富集分析,應(yīng)用“微生信”網(wǎng)站將結(jié)果進(jìn)行可視化分析。
1.4.4 尼氏染色法觀察缺血側(cè)海馬組織神經(jīng)元受損情況 石蠟切片脫蠟至水,入甲苯胺藍(lán)染液5 min,水沖洗,1%的冰醋酸稍分化,自來(lái)水洗終止反應(yīng),監(jiān)測(cè)分化程度;自來(lái)水洗后,將切片放置于烤箱烤干,二甲苯透明5 min,中性樹膠透明封片。在顯微鏡下觀察各組大鼠腦組織切片的染色結(jié)果,主要觀察海馬CA1 區(qū)神經(jīng)元病理形態(tài)學(xué),使用CaseViewer 軟件查看圖像,50 μm標(biāo)尺下觀察海馬CA1 區(qū)神經(jīng)元數(shù)量。每張切片隨機(jī)采集3個(gè)視野,利用ImageJ軟件統(tǒng)計(jì)缺血側(cè)海馬CA1區(qū)尼氏染色陽(yáng)性細(xì)胞數(shù),比較各組大鼠海馬CA1 區(qū)神經(jīng)元損傷程度。
1.4.5 RT-qPCR法驗(yàn)證核心 circRNAs表達(dá)量 每組隨機(jī)取5 只大鼠凍存患側(cè)海馬組織。取30~50 mg 在液氮中研磨,參照說(shuō)明書用超純RNA 提取試劑盒提取RNA、合成cDNA,采用第三代全長(zhǎng)cDNA一鏈合成試劑盒(去基因組)進(jìn)行cDNA 反轉(zhuǎn)錄,以β-肌動(dòng)蛋白基因(β-actin)為內(nèi)參,進(jìn)行RT-qPCR 擴(kuò)增以檢測(cè)各組缺血側(cè)海馬組織中核心circRNAs 的表達(dá)水平。反應(yīng)條件:95 ℃預(yù)變性10 min;40個(gè)循環(huán)(95 ℃,15 s;60 ℃,60 s)。每個(gè)樣本檢測(cè)3 個(gè)復(fù)孔,按照2-ΔΔCt公式計(jì)算出相對(duì)表達(dá)量結(jié)果,核心基因引物由上海康成公司提供。引物序列見表1。
表1 引物序列
1.4.6 核心 circRNAs 的ceRNA 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及mRNA 的GO 功能富集分析 選取經(jīng)RT-qPCR 驗(yàn)證后與芯片結(jié)果一致的circRNAs 進(jìn)行ceRNA 網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè),利用基于TargetScan 和 miRanda 的自制靶點(diǎn)預(yù)測(cè)軟件,以SeqMirnaCoverage>0.3、CeMirnaCoverage>0.3、P<0.05 為條件[19],篩選出對(duì)應(yīng)的miRNAs 和mRNAs,構(gòu)建ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò),使用 Cytoscape 3.8.2 軟件對(duì)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可視化展示,將預(yù)測(cè)的mRNAs 進(jìn)行GO 分析,應(yīng)用“微生信”網(wǎng)站(https://www.bioinformatics.com.cn)將結(jié)果進(jìn)行可視化分析。
1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 25.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述;不符合正態(tài)性分布則使用非參數(shù)檢驗(yàn),以中位數(shù)與四分位間距[M(Q)]表示。組內(nèi)干預(yù)前后比較時(shí),符合正態(tài)分布的資料用配對(duì)t檢驗(yàn),不符合則采用配對(duì)秩和檢驗(yàn)。各組間比較時(shí),滿足正態(tài)性分布的資料使用單因素方差分析,方差齊者用 LSD 法,方差不齊者用Games Howell法。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 對(duì)大鼠改良Garcia 神經(jīng)功能評(píng)分的影響 針刺干預(yù)前,與假手術(shù)組比較,各造模組神經(jīng)功能評(píng)分顯著降低(P<0.05),且各造模組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。末次針刺干預(yù)后,與假手術(shù)組比較,各造模組神經(jīng)功能評(píng)分顯著降低(P<0.05);與模型組比較,針刺組評(píng)分顯著升高(P<0.05);組內(nèi)干預(yù)前后比較,模型組和假手術(shù)組神經(jīng)功能評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),針刺組神經(jīng)功能評(píng)分顯著升高(P<0.05)。見圖1。
圖1 各組大鼠改良Garcia神經(jīng)功能評(píng)分比較
2.2 對(duì)大鼠腦梗死面積比的影響 TTC 染色后,模型組與針刺組均出現(xiàn)白色梗死灶。與假手術(shù)組比較,模型組腦梗死面積比顯著升高(P<0.05);與模型組比較,針刺組腦梗死面積比顯著降低(P<0.05)。見圖2。
圖2 各組大鼠腦梗死面積比較
2.3 基因芯片檢測(cè)
2.3.1 對(duì)大鼠缺血側(cè)海馬組織circRNAs 差異表達(dá)譜的影響 假手術(shù)組、模型組、針刺組各取3 只大鼠海馬組織進(jìn)行基因芯片檢測(cè),將差異circRNAs用聚類圖展示,結(jié)果詳見圖3。
圖3 circRNAs差異表達(dá)譜
2.3.2 對(duì)大鼠缺血側(cè)海馬組織circRNAs 差異表達(dá)數(shù)量的影響 模型組相較假手術(shù)組共有603 個(gè)差異表達(dá)circRNAs,其中288 個(gè)上調(diào),315 個(gè)下調(diào);針刺組相較模型組共有51個(gè)差異表達(dá)circRNAs,其中33個(gè)上調(diào),18個(gè)下調(diào)。模型組下調(diào)/針刺組上調(diào)、模型組上調(diào)/針刺組下調(diào)的co-DE circRNAs為 23個(gè)。見表2。
表2 co-DE circRNAs芯片數(shù)據(jù)
2.3.3 核心co-DE circRNAs的篩選 以FC>1.25、P<0.05為條件,根據(jù)co-DE circRNAs 來(lái)源基因富集的GO 條目個(gè)數(shù),見圖4。篩選出排名前2 的核心基因?yàn)榻M蛋白去乙?;?(HDAC2)和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)受體酪氨酸激酶2(NTRK2),其中芯片結(jié)果顯示HDAC2為針刺干預(yù)后上調(diào)基因,NTRK2為針刺干預(yù)后下調(diào)基因,二者對(duì)應(yīng)的circRNA 分別為rno_circ_009775和rno_circ_006893,根據(jù)來(lái)源基因,分別將其命名為circHDAC2和circNTRK2。
圖4 co-DE circRNAs 來(lái)源基因富集的 GO 條目計(jì)數(shù)
2.3.4 大鼠缺血側(cè)海馬組織circHDAC2、circNTRK2來(lái)源基因的GO 功能富集分析 GO 富集分析由生物過(guò)程(BP)、細(xì)胞成分(CC)和分子功能(MF)組成,可初步探討基因產(chǎn)物在生物體中的潛在功能。選取每個(gè)模塊富集分?jǐn)?shù)前10 的條目進(jìn)行繪圖,可見circHDAC2、circNTRK2來(lái)源基因在BP 富集于神經(jīng)元的產(chǎn)生、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、神經(jīng)元分化等;在CC 富集于細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞內(nèi)膜結(jié)合細(xì)胞器、高爾基體等;在MF 富集于神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子結(jié)合、蛋白質(zhì)結(jié)合、激酶結(jié)合等。見圖5。
圖5 circHDAC2、circNTRK2來(lái)源基因的GO分析
2.4 大鼠缺血側(cè)海馬組織CA1區(qū)神經(jīng)元尼氏染色 假手術(shù)組CA1 區(qū)神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整,排列整齊,細(xì)胞核多呈圓形,核仁清晰,細(xì)胞質(zhì)深染,尼氏體數(shù)量多;與假手術(shù)組比較,模型組CA1 區(qū)神經(jīng)細(xì)胞形態(tài)多呈空泡狀,核仁不明顯,尼氏體數(shù)量減少;與模型組比較,針刺組細(xì)胞結(jié)構(gòu)較為完整,核仁較清晰,胞漿明顯,尼氏體數(shù)量增加,海馬CA1 區(qū)神經(jīng)元損傷減輕。與假手術(shù)組比較,模型組缺血側(cè)海馬 CA1區(qū)神經(jīng)元尼氏染色陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)降低(P<0.05);與模型組比較,針刺組神經(jīng)元尼氏染色陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)升高(P<0.05)。見圖6 A、圖6 B。
圖6 各組大鼠缺血側(cè)海馬組織CA1區(qū)神經(jīng)元尼氏染色情況比較
2.5 對(duì)大鼠缺血側(cè)海馬組織circHDAC2、circNTRK2表達(dá)量的影響 與假手術(shù)組比較,模型組大鼠缺血側(cè)海馬組織circHDAC2、circNTRK2表達(dá)量均顯著下調(diào),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與模型組比較,針刺組circHDAC2、circNTRK2表達(dá)量均顯著上調(diào),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。其中circHDAC2表達(dá)趨勢(shì)與芯片結(jié)果一致,circNTRK2表達(dá)趨勢(shì)與芯片結(jié)果相反,根據(jù)顯著性結(jié)果及表達(dá)趨勢(shì),選擇circHDAC2進(jìn)行下一步研究分析。見圖7。
圖7 各組大鼠缺血側(cè)海馬組織circHDAC2、circNTRK2表達(dá)量比較
2.6circHDAC2調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建及mRNAs的GO分析2.6.1circHDAC2調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 基于TargetScan 和miRanda 的自制 miRNA 靶點(diǎn)預(yù)測(cè)軟件,以SeqMirnaCoverage>0.3、CeMirnaCoverage>0.3、P<0.05 為條件篩選circHDAC2對(duì)應(yīng)的miRNAs 和mRNAs,構(gòu)建ceRNA 調(diào)控網(wǎng)絡(luò),結(jié)果顯示有12 個(gè)miRNAs,31 個(gè)mRNAs。見圖8。
圖8 circHDAC2相關(guān)ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)可視化結(jié)果
2.6.2circHDAC2調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的mRNAs 的GO 分析
將預(yù)測(cè)出的ceRNA 調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的mRNAs 進(jìn)行GO 分析,可見其在BP 富集于神經(jīng)元的產(chǎn)生、神經(jīng)元分化的調(diào)控、軸突引導(dǎo)、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、神經(jīng)元死亡的調(diào)節(jié)等,在CC 富集于神經(jīng)元細(xì)胞體、突觸、細(xì)胞質(zhì)等,在MF 富集于微管結(jié)合、神經(jīng)遞質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性、絲裂原活化蛋白激酶結(jié)合等。見圖9。
圖9 調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中mRNAs的GO分析結(jié)果
CIRI歸屬于中醫(yī)學(xué)“中風(fēng)”范疇。一般認(rèn)為本病多因氣血虧虛,心、肝、腎三臟失調(diào),復(fù)因勞逸失度、內(nèi)傷積損、情志不遂、飲酒飽食或外邪侵襲等觸發(fā),進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)體陰陽(yáng)失調(diào),氣血逆亂。其病位在腦,與心、肝、脾、腎相關(guān)?!澳X髓損傷,神機(jī)失用”是中風(fēng)發(fā)病之病機(jī)關(guān)鍵,“督脈痹阻”是其發(fā)病之經(jīng)絡(luò)學(xué)基礎(chǔ)[20],因此腦部疾病的診治常以督脈循經(jīng)選穴為主?,F(xiàn)代研究[21-22]也證實(shí),針刺督脈穴位對(duì)于中風(fēng)的療效優(yōu)于普通針灸選穴。本研究選取的大椎、水溝、百會(huì)均為督脈要穴。大椎為督脈入腦之樞紐要穴,刺之可通督醒腦,活血行氣;水溝為督脈和手足陽(yáng)明經(jīng)的交會(huì)穴,可醒神開竅、熄風(fēng)止痙;百會(huì)位于頭頂正中,為百脈聚會(huì)處,可生精補(bǔ)髓,調(diào)理五臟六腑之功能。三穴相配,共奏補(bǔ)益腦髓、通督醒神之功。課題組前期研究[23-24]已證實(shí)針刺對(duì)CIRI 療效確切,其機(jī)制可能與抑制細(xì)胞凋亡及調(diào)控多種類miRNAs 的表達(dá)相關(guān)。本研究結(jié)果顯示,造模后,大鼠神經(jīng)功能評(píng)分均顯著降低,TTC 染色出現(xiàn)白色梗死灶,且腦梗死面積比升高,提示造模成功。針刺后,針刺組大鼠神經(jīng)功能評(píng)分顯著升高,腦梗死面積比下降,說(shuō)明針刺可改善CIRI大鼠神經(jīng)功能損傷,減少腦梗死面積,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)腦的保護(hù)作用。
circRNAs是通過(guò)特殊的剪切方式將RNA的3'和 5'端通過(guò)共價(jià)鍵相連而形成的一種非編碼RNA,具有高度豐富性、高穩(wěn)定性和保守性[25]。circRNAs 在哺乳動(dòng)物的神經(jīng)元組織中高度富集,涉及神經(jīng)細(xì)胞凋亡、增殖、分化以及腦缺血后神經(jīng)細(xì)胞損傷[26]。目前,盡管針刺調(diào)控circRNAs 的表達(dá)抗 CIRI 鮮有研究報(bào)道,但針刺調(diào)控其他非編碼RNA的表達(dá)從而發(fā)揮治療作用已有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。例如張亞敏等[27]采用電針“百會(huì)”“足三里”穴治療大鼠CIRI,結(jié)果顯示電針可以降低腦組織及血清miR-29的表達(dá),提高miR-320表達(dá)水平,減輕 CIRI后腦損傷。課題組前期研究[28]亦證實(shí),CIRI 大鼠海馬組織miRNAs表達(dá)譜在針刺后可發(fā)生改變,并且針刺可下調(diào)miR-106b-5p、上調(diào)miR-34c-5p,提示針刺改善CIRI 大鼠神經(jīng)功能、減少腦梗死面積可能與針刺調(diào)控miRNAs 的差異表達(dá)以及激發(fā)其功能有關(guān)。本研究通過(guò)基因芯片技術(shù)識(shí)別出針刺后的CIRI大鼠海馬組織中差異表達(dá)的circRNAs,并篩選出高表達(dá)的核心co-DE circRNAs 為circHDAC2 和circNTRK2。其中芯片結(jié)果顯示,HDAC2為針刺干預(yù)后上調(diào)基因,NTRK2為針刺干預(yù)后下調(diào)基因。二者GO 功能富集分析涉及神經(jīng)元的產(chǎn)生、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、神經(jīng)元分化,可見核心基因GO 分析結(jié)果與神經(jīng)元密切相關(guān)。海馬對(duì)機(jī)體氧含量的變化最敏感,CIRI后海馬最先受到損傷,而海馬CA1區(qū)神經(jīng)元最為敏感[29],因此本實(shí)驗(yàn)對(duì)海馬CA1 區(qū)域的神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,模型組缺血側(cè)海馬組織CA1 區(qū)神經(jīng)元尼氏染色陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)降低,而在針刺后顯著升高,證實(shí)針刺可減輕缺血側(cè)海馬組織神經(jīng)元損傷。核心基因circHDAC2、circNTRK2的GO 功能富集分析結(jié)果與針刺所顯示的效應(yīng)一致。
進(jìn)一步對(duì)核心基因circHDAC2、circNTRK2進(jìn)行驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),與假手術(shù)組比較,模型組大鼠缺血側(cè)海馬組織circHDAC2、circNTRK2表達(dá)量均顯著下調(diào);針刺后二者表達(dá)量均顯著上調(diào),其中circHDAC2表達(dá)趨勢(shì)與芯片結(jié)果一致,circNTRK2表達(dá)趨勢(shì)與芯片結(jié)果相反,提示circHDAC2可能是針刺抗CIRI 的高表達(dá)關(guān)鍵靶點(diǎn)。且文獻(xiàn)[30]研究也顯示,組蛋白去乙?;福℉DAC)是調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白乙?;囊环N重要酶,可減輕腦缺血后神經(jīng)元損傷,對(duì)中風(fēng)具有神經(jīng)保護(hù)作用。本研究中circHDAC2定量分析、GO 功能富集分析、尼氏染色的結(jié)果恰也提示circHDAC2可能是針刺抗CIRI 后神經(jīng)損傷的關(guān)鍵靶點(diǎn)。
circRNAs 最主要的生物學(xué)功能是“海綿作用”。研究[31]顯示,circTLK1可充當(dāng)miR-335-3p的“海綿”進(jìn)而調(diào)節(jié)靶基因TIPARP的表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)缺血性腦卒中神經(jīng)元損傷。本實(shí)驗(yàn)針對(duì)高表達(dá)關(guān)鍵靶點(diǎn)circHDAC2構(gòu)建調(diào)控網(wǎng)絡(luò),結(jié)果顯示調(diào)控網(wǎng)絡(luò)有12 個(gè)miRNAs、31 個(gè)mRNAs。對(duì)這些mRNAs 進(jìn)行GO 分析,發(fā)現(xiàn)其富集于神經(jīng)元的產(chǎn)生、神經(jīng)元分化的調(diào)控、軸突引導(dǎo)、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育等BP,神經(jīng)元細(xì)胞體、突觸、細(xì)胞質(zhì)等CC,微管結(jié)合、神經(jīng)遞質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性、絲裂原活化蛋白激酶結(jié)合等MF。以上富集分析結(jié)果與神經(jīng)損傷聯(lián)系緊密,故推測(cè)circHDAC2抗CIRI 后神經(jīng)損傷可能與調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的mRNAs 相關(guān),但具體是何種mRNA 還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。
綜上所述,針刺“大椎”“水溝”“百會(huì)”能顯著改善CIRI 大鼠神經(jīng)功能評(píng)分與腦梗死面積比,減輕缺血側(cè)海馬組織神經(jīng)元損傷,其機(jī)制可能與針刺調(diào)控缺血側(cè)海馬組織circHDAC2表達(dá)以及激發(fā)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中mRNAs神經(jīng)元的產(chǎn)生、神經(jīng)元分化、神經(jīng)元細(xì)胞體功能等有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)未涉及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的miRNAs、mRNAs以及神經(jīng)元損傷相關(guān)蛋白的驗(yàn)證,以上機(jī)制還需進(jìn)一步深入研究。