电针对FD模型大鼠mTOR信号通路调节Ghrelin机制研究

来源 :湖北中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liner1018
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目的
  胃肠动力障碍是功能性消化不良(functional dyspepsia,FD)最主要的病理生理基础。本研究以FD模型大鼠、mTOR基因敲除大鼠为研究对象,将电针(Electroacupuncture,EA)以及mTOR抑制剂作为干预措施,探讨电针对FD大鼠胃肠动力的影响,研究通过电针激活mTOR通路以调节FD大鼠Ghrelin的可能机制。
  方法
  随机挑选SpragueDawley大鼠60只,雌雄各半,10周龄,体质量约200g。mTOR(-/-)KO大鼠F0代,SPF级,1雄,2雌,合笼扩繁,后繁殖用于正式实验的纯合子10只。60只SD大鼠随机分为6组:正常组、FD模型组、FD+药物组、FD+EA组、FD+EA+mTOR激动剂组和FD+EA+mTOR抑制剂组。20只mTOR(-/-)KO小鼠随机分为mTOR(-/-)KO+FD模型组和mTOR(-/-)KO+FD+EA治疗组。构建FD大鼠模型采用夹尾激惹刺激法+不规则饮食法,连续干预14d。药物组采用0.02g/mL西沙必利(2 mL/100g)灌胃治疗;电针干预组大鼠取“足三里”,用华佗牌无菌针灸针(25mm*0.25mm)垂直针刺入3-5mm,快速提插捻转至针下有如鱼上钩之沉涩感后接SDZ-IV型电针仪,一对电极分别连接双侧“足三里”针柄上,波型:连续波,频率:4Hz,强度:2mA,以大鼠肢体无明显不适及排斥感为度,每次刺激20min。激动剂组:腹腔注射L-leucine(0.45g /kg)后采用电针刺激“足三里”穴;抑制剂组:腹腔注射rapamycin(1mg/kg)后采用电针刺激“足三里”治疗。与此同时,正常组大鼠也同电针组进行束缚固定,但不给予电针干预。每组干预方式均日1次,每周6次,连续治疗2周共14d。观察各组大鼠干预前后一般情况并评分;测定各组大鼠胃内残留率和小肠推进率;HE染色观察各组大鼠下丘脑、胃窦及小肠组织形态结构;采用Real-timeRT-PCR、WesternBlot技术检测各组大鼠大鼠下丘脑、胃窦及小肠组织Ghrelin、GOAT、pre-Ghrelin、p-P70S6K、mTORmRNA、mTOR、P70S6K、p4E-BP1、peIF4E的mRNA蛋白表达及磷酸化表达变化;免疫荧光法观察mTOR/Ghrelin、P70S6K/Ghrelin的定位。
  结果
  1.14天造模完成后,大部分大鼠出现情绪低落、神疲体倦、食少体瘦、毛发枯槁、大便溏臭等消化不良的症状。
  2.日常行为学状况:
  电针组和药物组,FD大鼠进食、活动量明显增加,毛发恢复光泽,且电针组大鼠状态得到更为明显的改善。
  3.胃肠动力学改变:
  与正常组大鼠相比,模型组大鼠胃内残留率明显增加(P<0.01),小肠推进率明显减低(P<0.05);与模型组大鼠相比,药物组、电针组、激动剂组及抑制剂组FD大鼠胃内残留率明显减低(P<0.05),小肠推进率明显升高(P<0.05);与电针组相比,激动剂组胃内残留率明显增加,小肠推进率明显减低(P<0.05),但电针组和抑制剂组的胃内残留率和小肠推进率之间的差异无统计学意义(P>0.05)。电针组、药物组大鼠的小肠推进率明显升高(P<0.01),且电针组比药物组大鼠的小肠推进率更高,但两者之间的差异无统计学意义(P>0.05)。
  4.组织形态学改变(HE):
  从下丘脑的病理变化来看,与正常组相比,FD模型组神经元数量减少,细胞大小形态改变,细胞核深染,呈空泡样改变。电针治疗可明显改善FD模型大鼠的上述病理改变。然而,在电针治疗的基础上,mTOR激动剂和抑制剂的使用分别导致下丘脑病变的加重和减轻。电针治疗对mTOR(-/-)KOFD模型大鼠下丘脑病理改变无明显缓解作用。
  在胃窦、小肠的病理改变方面,FD模型组胃黏膜变薄、破裂,胃基质充血。肠上皮细胞水肿,局灶性坏死,脱落,大量炎性细胞浸润。各组大鼠(EA或EA+药物)胃肠黏膜基本正常,仅出现轻度充血和炎症细胞浸润。同样,上皮细胞结构或多或少正常。而EA对mTOR(-/-)KOFD模型大鼠胃肠病理改变的缓解作用不明显。
  5.RT-PCR检查结果显示:
  与正常组大鼠相比,模型组大鼠胃窦及小肠中Ghrelin和GOATmRNA的表达水平明显下调(P<0.01,P<0.01);与模型组大鼠相比,电针组及药物组大鼠胃窦、小肠中Ghrelin和GOATmRNA的表达水平明显上调(P<0.01,P<0.01);与药物组相比,电针组大鼠胃窦及小肠中Ghrelin和GOATmRNA表达水平均出现上调,但两组大鼠胃窦、小肠中GhrelinmRNA表达水平差异具有统计学意义(P<0.01),而两组大鼠胃窦、小肠中GOATmRNA表达水平差异无统计学意义(P>0.05)。
  与正常组大鼠相比,模型组大鼠胃窦及小肠中GhrelinmRNA的表达水平显著下调(P<0.05),mTORmRNA的表达水平显著上调(P<0.05)。与模型组大鼠相比,电针组和抑制剂组大鼠胃窦、小肠中GhrelinmRNA的表达水平显著上调(P<0.05),而其mTORmRNA的表达水平显著下调(P<0.05)。与电针组相比,激动剂组大鼠胃窦及小肠中GhrelinmRNA的表达水平显著下降(P<0.05),而mTORmRNA的表达水平显著上调(P<0.05);抑制剂组大鼠胃窦及小肠中mTORmRNA的表达水平显著下降(P<0.05)。
  与正常组相比,FD模型大鼠下丘脑中mTOR、p70S6KmRNA水平显著升高,ghrelin、4EBP1、eIF4EmRNA水平显著降低(P均<0.01)。而电针处理显著降低了mTOR和p70S6K的mRNA水平,增加了ghrelin、4EBP1和eIF4E的mRNA水平(均P<0.01)。与FD+EA组相比,mTOR抑制剂在一定程度上进一步促进了电针治疗效果,而mTOR激动剂则相反(P均<0.01)。令人惊讶的是,电针处理可显著提高mTOR(-/-)KOFD模型大鼠GhrelinmRNA表达(P<0.01),但对mTOR信号通路下游靶点表达无影响。与正常组相比,FD模型大鼠胃窦和小肠中mTOR及其下游靶点(4EBP1、eIF4E、p70S6K)mRNA水平显著升高,GhrelinmRNA水平显著降低(P均<0.01)。电针治疗可显著降低FD模型大鼠mTOR及其下游靶点(4EBP1、eIF4E、p70S6K)mRNA水平,而胃饥饿素(Ghrelin)mRNA水平升高(P均<0.01)。与FD+EA组相比,mTOR抑制剂在一定程度上进一步促进了电针治疗对各指标(ghrelin除外)的作用,而mTOR激动剂则相反(均P<0.01)。同样,电针治疗可显著提高mTOR(-/-)KOFD模型大鼠胃窦和小肠GhrelinmRNA的表达(P<0.01),但对mTOR信号通路下游靶点(4EBP1、eIF4E和p70S6K)无影响。
  6.Westernblot检查结果显示:
  与正常组大鼠相比,模型组大鼠胃窦、小肠中Ghrelin和GOAT蛋白的表达量明显下降(P<0.01,P<0.01);与模型组大鼠相比,电针组和药物组大鼠胃及小肠中Ghrelin和GOAT蛋白的表达量明显升高(P<0.01,P<0.01);与药物组相比,电针组大鼠胃窦及小肠中Ghrelin和GOAT蛋白的表达量均升高,但两组大鼠胃窦及小肠中Ghrelin蛋白表达差异无统计学意义(P>0.05),两组大鼠胃窦及小肠中GOAT蛋白表达差异具有统计学意义(P<0.01)。
  与正常组大鼠相比,模型组大鼠胃中pre-Ghrelin蛋白的表达量显著下降(P<0.05),p-P70S6K蛋白表达量显著升高(P<0.05);与模型组大鼠相比、电针组、激动剂组及抑制剂组FD大鼠胃窦中pre-Ghrelin蛋白的表达量明显升高(P<0.05),激动剂组大鼠胃窦中p-P70S6K蛋白表达量显著升高(P<0.05),而抑制剂组大鼠胃窦中p-P70S6K蛋白的表达量显著下降(P<0.05)。与电针组相比,激动剂组大鼠胃窦中pre-Ghrelin蛋白表达显著下降(P<0.05),而p-P70S6K蛋白的表达量显著上调(P<0.05);抑制剂组大鼠胃窦中pre-Ghrelin蛋白表达量显著升高(P<0.05),而p-P70S6K蛋白表达量显著下降(P<0.05)。
  与正常组相比,典型mTOR信号通路激活和低Ghrelin蛋白表达中观察到三种类型的组织在FD模型大鼠,主要表示的高表达p-mTOR和磷酸化的下游目标(p-4EBP1、p-eIF4E p-p70S6K)((P<0.01)。相应的,电针的干预显著提高了Ghrelin蛋白水平,而降低了mTOR信号的激活及其下游靶点的表达水平(P<0.01)。与FD+EA组相比,mTOR抑制剂在一定程度上进一步促进了电针治疗效果,而mTOR激动剂则相反(P均<0.01)。令人惊讶的是,电针干预可显著提高mTOR(-/-)KOFD模型大鼠胃饥饿素蛋白表达(P<0.01),但对mTOR信号通路下游靶点(P-4ebp1、P-eif4e、P-p70s6k)的激活无影响。
  7.免疫荧光双标结果显示:
  大鼠胃窦及小肠窦组织mTOR/Ghrelin免疫荧光双标的结果,模型组大鼠胃窦及小肠组织中的mTOR阳性细胞数比例高于正常组大鼠,Ghrelin阳性细胞数比例低于正常组大鼠,说明造模可以促进大鼠胃窦及小肠组织中mTOR蛋白的表达,Ghrelin蛋白的表达受到抑制。电针组大鼠胃窦及小肠组织中的mTOR阳性细胞数比例低于模型组大鼠,Ghrelin阳性细胞数比例高于模型组大鼠,说明电针可以抑制大鼠胃窦及小肠组织中mTOR蛋白的表达,促进Ghrelin蛋白的表达。mTOR抑制剂+电针组大鼠胃窦及小肠组织中的mTOR阳性细胞数比例高于正常组大鼠低于模型组,Ghrelin阳性细胞数比例远低于模型组大鼠,说明mTOR抑制剂可以促进大鼠胃窦及小肠组织中mTOR蛋白的表达,抑制Ghrelin蛋白的表达,mTOR激动剂+电针组取得与其相反发作用;mTOR抑制剂+电针组大鼠胃窦及小肠组织中的mTOR阳性细胞数比例高于电针组大鼠,Ghrelin阳性细胞数比例低于电针组大鼠,说明电针对大鼠胃窦及小肠组织中mTOR蛋白表达的抑制作用及对Ghrelin蛋白表达的促进作用可以被mTOR抑制剂阻断;mTOR(-/-)KO+FD+EA较mTOR(-/-)KO+FD组相比大鼠胃窦及小肠组织中Ghrelin阳性细胞数明显增高,表明电针治疗可增加大鼠胃窦及小肠组织中Ghrelin分泌。
  大鼠胃及小肠组织P70S6K/Ghrelin免疫荧光双标的结果,模型组大鼠胃窦及小肠组织中的P70S6K阳性细胞数比例高于正常组大鼠,Ghrelin阳性细胞数比例低于正常组大鼠,说明造模可以促进大鼠胃窦及小肠组织中P70S6K蛋白的表达,抑制Ghrelin蛋白的表达。电针组大鼠胃窦及小肠组织中的P70S6K阳性细胞数比例低于模型组大鼠,Ghrelin阳性细胞数比例高于模型组大鼠,说明电针可以抑制大鼠胃窦及小肠组织中P70S6K蛋白的表达,促进Ghrelin蛋白的表达。mTOR抑制剂+电针组大鼠胃窦及小肠组织中的P70S6K阳性细胞数比例高于模型组大鼠,Ghrelin阳性细胞数比例低于模型组大鼠,说明mTOR抑制剂可以促进大鼠胃窦及小肠组织中P70S6K蛋白的表达,但Ghrelin蛋白的表达无影响;mTOR激动剂与mTOR抑制剂相反作用;mTOR(-/-)KO+FD+EA较mTOR(-/-)KO+FD组相比大鼠胃窦及小肠组织中Ghrelin阳性细胞明显增加,但P70S6K阳性细胞数无明显差异,说明电针治疗可显著提高mTOR(-/-)KOFD模型大鼠胃窦和小肠Ghrelin的表达,但对mTOR信号通路下游靶点p70S6K无影响。
  结论
  1.通过对大鼠日常行为、胃肠动力及胃肠组织形态学观察分析,夹尾激惹刺激法+不规则饮食法,能够成功构建FD大鼠模型。
  2.电针干预能够有效改善FD大鼠的日常行为学和促进胃肠动力,并且电针干预是安全可靠的。
  3.电针可以促进FD大鼠胃窦及小肠组织中Ghrelin、GOAT、P70S6K、4EBP1、eIF4E蛋白及mRNA的表达,可以抑制胃窦及小肠组织中mTOR蛋白及mRNA的表达,这可能是电针对FD治疗的作用机制。
  4.电针对FD大鼠日常行为及胃肠动力的改善作用被mTOR激动剂阻断,电针对FD大鼠胃窦及小肠组织中Ghrelin蛋白及mRNA表达的促进作用被mTOR激动剂阻断,说明电针对FD大鼠的干预作用可能是通过mTOR通路来发挥作用,mTOR(-/-)KO大鼠实验组进一步印证此推论。
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