推拿对大鼠骨骼肌钝挫伤内质网应激和炎症的影响

林建平 王 浩 刘海潮 李 明 王诗忠 陈少清

1.福建医科大学健康学院,福建福州 350122;
2.福建医科大学第一临床医学院,福建福州 350122;
3.福建中医药大学康复医学院,福建福州 350122;

骨骼肌损伤超过60%属于钝挫伤[1-2]。越来越多的证据表明,内质网应激可能在肌肉疾病的发病机制中发挥重要作用[3-6]。研究证实,炎症刺激能引起内质网应激,激活未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)信号通路[7-8]。UPR 在肌肉干细胞稳态、肌原性分化和损伤骨骼肌再生中发挥关键作用[6]。推拿对骨骼肌损伤疗效独特,但作用机制不明确[9]。本研究通过观察推拿对骨骼肌钝挫伤模型大鼠内质网应激:Ca2+-ATP 酶(sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase,SERCA)、钙网蛋白(calreticulin,CRT)、葡萄糖调节蛋白78(glucose-regulated protein of 78 kDa,GRP78)及炎症:肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的影响,探讨推拿治疗骨骼肌钝挫伤的起效机制。

1.1 实验动物

SPF 级6 周龄健康雄性SD 大鼠24 只,体重(220±20)g,由福建医科大学动物实验中心提供,许可证号码:SCXK(闽)2016-0002,实验动物合格证号:20170012003202。通过福建医科大学动物伦理审查委员会审批(FJMUIACUC2020-0038)。动物饲养模拟标准日夜系统,室内恒温20℃,相对湿度控制在50%,自由食物和饮水。

1.2 主要试剂与仪器

HE 染色套装(Servicebio 公司,货号:G1003);
酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)试剂盒(Thermo fisher 公司,货号:MAN0017 380);
GRP78 抗体(Proteintech 公司,货号:66574-1-Ig);
CRT 抗体(Proteintech 公司,货号:10292-1-AP);
GoatAnti-MouseIgG(Proteintech公司,货号:SA00001-1);
GoatAnti-RabbitIgG(Proteintech公司,货号:SA00001-2);
自制大鼠固定器(ZL202120268993.6,发明人:林建平),自制推拿按摩指套(ZL201821318407.9,发明人:林志刚)。

1.3 动物分组

大鼠先适应性饲养1 周,采用随机数字表法将24 只大鼠分为四组:空白组、模型组、推拿穴位组、推拿非穴位组,每组6 只。空白组仅常规喂养,其余建立大鼠腓肠肌钝挫伤模型。

1.4 制作大鼠腓肠肌钝挫伤模型

通过特定装置撞击大鼠右后肢腓肠肌,制作大鼠腓肠肌钝挫伤模型[10-11]。腹腔注射10%水合氯醛(0.3 ml/100 g)麻醉大鼠后,将170 g 重物通过导管从0.7 m 的高度落下,精准打击到大鼠肌肉腹部,每次打击动能约为1.166 2 J,实验过程共打击5 次,总的打击能量为5.831 J。

造模成功标准:肉眼可见大鼠皮肤出现瘀斑,损伤部位明显红肿,HE 染色观察到大鼠打击部位肌纤维排列散乱、出现断裂、溶解和瘢痕组织[11-12]。

1.5 推拿干预

造模1 d 后开始推拿干预,采用自制推拿按摩指套点按右侧阴陵泉,刺激力量为4 N,每次点按30 s,间隔10 s,共点按20 次,连续7 d。推拿非穴位组:取阴陵泉同一水平线与胆经和膀胱经的中线相交点,其他操作同推拿穴位组。

1.6 观察指标及方法

1.6.1 HE 染色观察大鼠肌肉组织形态 将各组腓肠肌标本从4%多聚甲醛中取出,依次梯度酒精脱水后包埋成蜡块,切片、烤片后用HE 染色,后无水乙醇、二甲苯中脱色透明,封片,光学显微镜下观察。

1.6.2 ELISA 测定骨骼肌TNF-α 及其SERCA 含量取出标本,加入一定比例裂解液,在4℃、离心半径13 cm、14 000 r/min 离心10 min后,取上清液进行ELISA 测定,根据ELISA 试剂盒说明书步骤进行实验操作。

1.6.3 Western blot 测定CRT、GRP78 表达 取出标本,加入一定比例裂解液,4℃、离心半径8 cm、14 000 r/min 离心20 min 后,取出上清液,检测蛋白浓度,变形,上样,SDS-PAGE 电泳分离、转膜、封闭、孵一抗(GRP78 浓度为1∶5 000,CRT 浓度1∶5 000)和二抗分别为Goat Anti-Mouse IgG 和Goat Anti-Rabbit IgG,稀释浓度均为1∶5 000,洗膜后加入显影液进行显影处理,最后使用Image-lab 软件进行灰度值的测量。

1.7 统计学方法

采用SPSS 23.0 软件进行数据统计。计量资料采用均数±标准差()表示,比较采用单因素方差分析,当满足方差齐性检验时采用LSD-t 法进行不同组间两两比较,方差不齐时采用Tamhane’s T2 分析,以P<0.05 表示差异有统计学意义。

2.1 各组大鼠腓肠肌组织形态学比较

空白组肌纤维横切面排列致密,没有出现断裂或瘢痕组织,结构完整清晰(图1A)。模型组肌纤维明显散乱、断裂,部分肌纤维出现溶解,瘢痕组织面积较大(图1B)。推拿穴位组肌纤维排列较整齐,断裂、溶解、瘢痕组织明显减少(图1C)。推拿非穴组仍残留较多的瘢痕组织,肌纤维排列较为疏松(图1D)。

图1 各组大鼠腓肠肌组织形态学比较(黑色箭头表示肌纤维明显断裂,部分肌纤维出现溶解,HE 染色,100×)

2.2 各组大鼠腓肠肌组织中TNF-α 含量比较

与空白组比较,模型组大鼠腓肠肌中TNF-α 含量升高,差异有高度统计学意义(P<0.01);
与模型组比较,推拿穴位组、推拿非穴组大鼠腓肠肌中TNF-α含量均降低(P<0.05 或P<0.01);
与推拿非穴位组比较,推拿穴位组中TNF-α 含量低于推拿非穴位组,差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 各组大鼠腓肠肌组织中TNF-α 含量比较(pg/ml,)

表1 各组大鼠腓肠肌组织中TNF-α 含量比较(pg/ml,)

注 与空白组比较,aaP<0.01;
与模型组比较,bP<0.05,bbP<0.01;
与推拿非穴位组比较,cP<0.05。TNF-α:肿瘤坏死因子-α

2.3 各组大鼠腓肠肌组织中SERCA 含量比较

与空白组比较,模型组大鼠腓肠肌中SERCA 含量下降,差异有统计学意义(P<0.05);
与模型组比较,推拿穴位组、推拿非穴组大鼠腓肠肌SERCA 含量升高,差异有统计学意义(P<0.05);
推拿穴组中SERCA含量与推拿非穴位组比较,差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 各组大鼠腓肠肌组织中SERCA 含量比较(pg/ml)

表2 各组大鼠腓肠肌组织中SERCA 含量比较(pg/ml)

注 与空白组比较,aP<0.05;
与模型组比较,bP<0.05。SERCA:Ca2+-ATP 酶

2.4 各组大鼠腓肠肌GRP78、CRT 表达比较

与空白组比较,模型组大鼠腓肠肌中GRP78、CRT 蛋白表达升高,差异有统计学意义(P<0.05 或P<0.01);
与模型组比较,推拿穴位组、推拿非穴组大鼠腓肠肌中GRP78、CRT 蛋白表达降低,差异有统计学意义(P<0.05 或P<0.01);
与推拿非穴位组比较,推拿穴组中GRP78、CRT 蛋白表达降低,差异有统计学意义(P<0.05)。见图2、表3。

图2 大鼠腓肠肌GRP78、CRT 蛋白条带图

表3 各组大鼠腓肠肌组织中GRP78、CRT 蛋白表达比较(积分光密度值,)

表3 各组大鼠腓肠肌组织中GRP78、CRT 蛋白表达比较(积分光密度值,)

注 与空白组比较,aP<0.05,aaP<0.01;
与模型组比较,bP<0.05,bbP<0.01;
与推拿非穴位组比较,cP<0.05。GRP78:葡萄糖调节蛋白78;
CRT:钙网蛋白

内质网是Ca2+贮存和蛋白质加工主要场所,骨骼肌损伤后引起SERCA 功能受损,使Ca2+回收受阻,Ca2+失调通过促进线粒体的活性氧等物质的产生,从而扰乱内质网腔内的蛋白质正常折叠,促使异常蛋白质生成增多[13],从而导致内质网过度应激[14]。内质网过度应激加重细胞炎症、自噬、凋亡反应[15]。本研究发现推拿可有效改善骨骼肌钝挫伤大鼠肌肉的病理形态,上调SERCA 表达,并抑制炎症因子TNF-α 和内质网应激蛋白(CRT、GRP78)的表达。

在胰岛β 细胞、肝细胞和巨噬细胞等多种细胞中,均发现促炎性细胞因子TNF-α 的释放,引发或加剧内质网应激[7]。促炎性细胞因子能直接下调内质网膜上SERCA 表达使内质网中Ca2+水平降低,从而引起内质网应激[8,16]。此外,过度炎症时,高浓度的细胞溶解物和毒素会损伤肌肉组织,使修复效率大大降低[17]。研究表明,推拿具有很好的抗炎作用[18-19]。本研究亦显示推拿可改善骼肌钝挫伤模型大鼠的TNF-α 表达,上调SERCA 表达。提示推拿有效抑制炎症,促进内质网钙泵功能,从而影响肌肉损伤的修复。

GRP78、CRT 是存在内质网中的Ca2+依赖分子伴侣,广泛参与了蛋白质的折叠和转运功能[20]。未折叠或错误折叠蛋白增加时,GRP78 通过解离并激活内质网的3 个跨膜信号蛋白:f 肌醇酶1,蛋白激酶R 样内质网激酶和转录激活因子6[21],从而启动UPR 反应[22-23]。骨骼肌损伤可引起内质网异常折叠蛋白的聚集和滞留而上调GRP78、CRT 表达[24-25]。结果显示,推拿可下调CRT、GRP78 表达,且推拿穴位组低于推拿非穴组,提示推拿可抑制内质网应激,且推拿穴位优于推拿非穴位。

综上所述,推拿有效改善骨骼肌钝挫伤大鼠的肌肉病理形态,其作用机制可能与上调SERCA,抑制TNF-α、CRT、GRP78 表达相关。

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