萬(wàn)咪咪 傅張倚天 何璐平 孫心怡 高衛(wèi)萍
目前全球約41.5億人患有2型糖尿病[1],其中約54.3%的患者合并干眼[2]。2型糖尿病干眼患者常表現(xiàn)出角膜敏感性下降的感覺異常癥狀[3],但臨床常用抗炎滴眼液有不同程度的不良反應(yīng)和局限性[4]。電針可有效改善2型糖尿病大鼠干眼[5],但其機(jī)制鮮有報(bào)道。因此,本研究探討電針改善2型糖尿病干眼大鼠眼表感覺異常的療效及機(jī)制,為電針治療2型糖尿病干眼的臨床應(yīng)用提供依據(jù)。
1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
健康雄性SD大鼠,體重180~220 g[許可證號(hào):SCXK(蘇)2019-0001,南通大學(xué)],飼養(yǎng)于南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院基礎(chǔ)藥理實(shí)驗(yàn)室,自由飲食,明暗交替12 h,溫度(21±2)℃,相對(duì)濕度40%~60%。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)符合國(guó)家實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利倫理的相關(guān)規(guī)定,通過(guò)南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(批號(hào):2022NL-KS093)。實(shí)驗(yàn)方案符合中華人民共和國(guó)科技部頒布的《關(guān)于善待實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的指導(dǎo)性意見》。
1.1.2 主要試劑及儀器
鏈脲佐菌素(STZ,美國(guó)Sigma-Aldrich公司);1 g·L-1氟米龍滴眼液(日本參天制藥株式會(huì)社);髓系細(xì)胞觸發(fā)受體2(TREM2)抗體(武漢Abclonal公司);離子鈣結(jié)合銜接分子1(Iba-1)抗體(武漢Servicebio公司);華佗牌SDZ-ⅡB型電針儀(蘇州醫(yī)療用品有限公司);Cochet-Bonnet角膜知覺儀(法國(guó)Luneau公司);熒光定量PCR儀(杭州博日科技股份有限公司);熒光顯微鏡(日本Nikon公司)。
1.2.1 造模及分組
40只大鼠予高糖高脂飼料、10只大鼠予普通飼料喂養(yǎng)。4周后,高糖高脂喂養(yǎng)的大鼠按30 mg·kg-1腹腔注射含10 g·L-1STZ的檸檬酸緩沖液。滿足隨機(jī)血糖≥16.7 mmol·L-1、淚液分泌量每20 s<7 mm、淚膜破裂時(shí)間(BUT)<5 s、角膜熒光素鈉染色(FL)陽(yáng)性即2型糖尿病干眼大鼠模型成功建立[6-7]。實(shí)驗(yàn)第12周,8只大鼠因未達(dá)標(biāo)被剔除,5只大鼠死亡,最終27只大鼠造模成功(成功率67.5%,死亡率12.5%)。造模成功的大鼠隨機(jī)選24只分為模型組、電針組、假針組和氟米龍組,每組6只,普通飼料喂養(yǎng)的大鼠隨機(jī)挑選6只為空白組,其余4只剔除。
1.2.2 干預(yù)方法
干預(yù)從實(shí)驗(yàn)第13周開始,持續(xù)2周。電針組大鼠針刺雙側(cè)睛明、攢竹、絲竹空、太陽(yáng)、瞳子髎,每側(cè)一對(duì)電極連接攢竹和瞳子髎,電針儀采用疏密波,頻率2 Hz/20 Hz,脈沖寬度0.2 ms,強(qiáng)度1 mA,留針15 min,每天1次[8]。假針組大鼠治療穴位、時(shí)間同電針組,用鈍頭針點(diǎn)刺避免得氣。氟米龍組大鼠每天8點(diǎn)、14點(diǎn)和17點(diǎn)予氟米龍滴眼液滴雙眼,每次1滴。干預(yù)結(jié)束后(第14周結(jié)束)處死大鼠并取材。
1.2.3 大鼠眼表指標(biāo)檢測(cè)
造模前(實(shí)驗(yàn)第0周)、造模后(實(shí)驗(yàn)第12周結(jié)束)及干預(yù)后大鼠均行BUT、FL、酚紅棉線試驗(yàn)(PRT)和角膜機(jī)械知覺(CTT)檢測(cè)。BUT:角膜用熒光素鈉染色后,裂隙燈觀察睜眼到出現(xiàn)第一個(gè)干燥斑的時(shí)間。FL:裂隙燈觀察角膜行熒光素鈉染色后每個(gè)象限的評(píng)分并記錄(0分:無(wú)染色;1分:≤30個(gè)染色點(diǎn);2分:>30個(gè)染色點(diǎn),染色無(wú)融合成片;3分:染色融合成片)[9]。PRT檢測(cè):將酚紅棉線的末端放置在下眼瞼結(jié)膜囊的外1/3處,測(cè)量20 s內(nèi)棉線被浸濕的長(zhǎng)度[10]。CTT:角膜知覺儀的尼龍絲從60 mm開始,尖端垂直輕觸角膜中央,若3次中2次或以上無(wú)瞬目,則把絲縮短5 mm再次測(cè)量,直至3次中至少2次有瞬目,記錄此時(shí)長(zhǎng)度。
1.2.4 光鏡觀察大鼠三叉神經(jīng)節(jié)和三叉神經(jīng)脊核尾狀核組織形態(tài)
實(shí)驗(yàn)第14周取材時(shí),各組隨機(jī)選取3只大鼠,經(jīng)甲醛心臟固定后取三叉神經(jīng)節(jié)(TG)和延髓進(jìn)行脫水、包埋、切片、脫蠟至水,切片烘干后蘇木精-伊紅(HE)染色,光學(xué)顯微鏡觀察TG和三叉神經(jīng)脊核尾狀核(SpⅤc)組織形態(tài)學(xué)的改變。
1.2.5 免疫熒光雙標(biāo)染色法觀察大鼠TG和SpⅤc中TREM2的陽(yáng)性表達(dá)部位
將模型組TG和延髓的切片抗原修復(fù)后封閉,Iba-1抗體(1:100)4 ℃孵育過(guò)夜。第2天PBS洗片后HRP標(biāo)記山羊抗兔IgG(1:300)室溫孵育50 min,熒光素酪胺(1:500)室溫孵育10 min,TREM2抗體(1:100)4 ℃孵育過(guò)夜。第3天PBS洗片后加入山羊抗兔IgG(1:300)室溫孵育50 min。封片后熒光顯微鏡拍照,ImageJ(v2.3.0)進(jìn)行分析。
1.2.6 RT-PCR法檢測(cè)大鼠TG和SpⅤc中TREM2、白細(xì)胞介素-18和白細(xì)胞介素-1β的mRNA表達(dá)
使用Trizol從TG和SpⅤc新鮮組織中提取RNA,逆轉(zhuǎn)錄為cDNA。將反應(yīng)混合物(3.0 μL cDNA、10.0 μL 2×熒光定量預(yù)混試劑,0.5 μL正向、0.5 μL反向引物,6.0 μL無(wú)核酸酶水)變性3 min,擴(kuò)增40個(gè)循環(huán)(95 ℃ 10 s和60 ℃ 60 s)。2-ΔΔCt法計(jì)算TREM2、白細(xì)胞介素-18(IL-18)和白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)的mRNA相對(duì)表達(dá)水平。引物序列見表1。
表1 實(shí)驗(yàn)所用引物序列
2.1.1 FL檢測(cè)結(jié)果
造模前各組大鼠FL評(píng)分比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)。造模后、干預(yù)后各組大鼠FL評(píng)分比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01)。造模后,與空白組比較,其余各組大鼠FL評(píng)分均顯著升高,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01);其他各組大鼠FL評(píng)分比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)。干預(yù)后,與空白組比較,其余各組大鼠FL評(píng)分均顯著升高,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01);與模型組比較,電針組及氟米龍組大鼠FL評(píng)分均顯著降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01),假針組大鼠FL評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);與電針組比較,假針組大鼠FL評(píng)分顯著升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),氟米龍組大鼠FL評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);與假針組比較,氟米龍組大鼠FL評(píng)分顯著降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)(圖1A)。
注:與空白組比較,##P<0.01;與模型組比較,△△P<0.01;與電針組比較,**P<0.01;與假針組比較,▽P<0.05,▽▽P<0.01。圖1 各組大鼠不同時(shí)段FL評(píng)分(A)、PRT(B)、BUT(C)、CTT(D)比較
2.1.2 PRT檢測(cè)結(jié)果
造模前各組大鼠PRT比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);造模后、干預(yù)后各組大鼠PRT比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01)。造模后,與空白組比較,其余各組大鼠PRT均顯著降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01);其他各組大鼠PRT比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)。干預(yù)后,與空白組比較,其余各組大鼠PRT均顯著降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01);與模型組比較,電針組及氟米龍組大鼠PRT均顯著升高,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01),假針組大鼠PRT差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);與電針組比較,假針組和氟米龍組大鼠PRT均顯著降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01);與假針組比較,氟米龍組大鼠PRT顯著升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)(圖1B)。
2.1.3 BUT檢測(cè)結(jié)果
造模前各組大鼠BUT比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05);造模后、干預(yù)后各組大鼠BUT比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01)。造模后,與空白組比較,其余各組大鼠BUT均顯著降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01);其他各組大鼠BUT比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)。干預(yù)后,與空白組比較,其余各組大鼠BUT均顯著降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01);與模型組比較,電針組及氟米龍組大鼠BUT均顯著升高,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01),假針組大鼠BUT差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);與電針組比較,假針組大鼠BUT顯著降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),氟米龍組大鼠BUT差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);與假針組比較,氟米龍組大鼠BUT顯著升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)(圖1C)。
2.1.4 CTT檢測(cè)結(jié)果
造模前各組大鼠CTT比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05);造模后、干預(yù)后各組大鼠CTT比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01)。造模后,與空白組比較,其余各組大鼠CTT均顯著降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01);其他各組大鼠CTT比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)。干預(yù)后,與空白組比較,其余各組大鼠CTT均顯著降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01);與模型組比較,電針組及氟米龍組大鼠CTT均顯著升高,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01),假針組大鼠CTT差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);與電針組比較,假針組和氟米龍組大鼠CTT均顯著降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01);與假針組比較,氟米龍組大鼠CTT升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(圖1D)。
HE染色結(jié)果表明,空白組大鼠TG和SpⅤc中神經(jīng)元排列規(guī)則,與空白組比較,模型組大鼠TG和SpⅤc神經(jīng)元萎縮,核固縮,組織結(jié)構(gòu)不連續(xù)、紊亂,其他各組大鼠TG和SpⅤc均可見不同程度神經(jīng)元萎縮、細(xì)胞核固縮,神經(jīng)元排列不規(guī)則。與模型組比較,電針組與氟米龍組大鼠TG和SpⅤc神經(jīng)元結(jié)構(gòu)顯著改善,核固縮減輕,假針組大鼠神經(jīng)元結(jié)構(gòu)未見改善。與電針組比較,假針組、氟米龍組大鼠TG和SpⅤc均可見神經(jīng)元胞質(zhì)深染,核固縮。與假針組比較,氟米龍組大鼠TG和SpⅤc組織結(jié)構(gòu)不連續(xù)、紊亂(圖2)。
圖2 各組大鼠TG和SpⅤc組織形態(tài)比較
免疫熒光雙標(biāo)染色結(jié)果表明,模型組大鼠TG和SpⅤc中,TREM2和小膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物Iba-1存在共表達(dá),可見TREM2在小膠質(zhì)細(xì)胞上陽(yáng)性表達(dá)。小膠質(zhì)細(xì)胞激活狀態(tài),胞體增大、突起變短、細(xì)胞形態(tài)呈圓形或桿狀(圖3)。
注:黃色箭頭所指為TREM2與Iba-1共表達(dá)細(xì)胞。圖3 模型組大鼠SpⅤc和TG中TREM2和Iba-1免疫熒光雙標(biāo)染色結(jié)果
2.4.1 TG中TREM2、IL-1β和IL-18 mRNA的表達(dá)
TG的RT-PCR檢測(cè)結(jié)果顯示,各組大鼠TREM2、IL-1β和IL-18 mRNA表達(dá)比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01)。與空白組比較,模型組、電針組、假針組和氟米龍組TREM2 mRNA表達(dá)均降低,模型組、假針組IL-18和IL-1β mRNA表達(dá)均增加,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.05);與空白組比較,電針組和氟米龍組IL-18、IL-1β mRNA表達(dá)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)。與模型組比較,電針組、氟米龍組TREM2 mRNA表達(dá)均增加,IL-1β和IL-18 mRNA表達(dá)均降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.05);與模型組比較,假針組TREM2、IL-1β和IL-18 mRNA表達(dá)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)。與電針組比較,假針組TREM2 mRNA表達(dá)降低,IL-1β和IL-18 mRNA表達(dá)均增加,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.05);與電針組比較,氟米龍組TREM2、IL-1β和IL-18 mRNA表達(dá)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)。與假針組比較,氟米龍組TREM2 mRNA表達(dá)增加,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與假針組比較,氟米龍組IL-1β和IL-18 mRNA表達(dá)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)(圖4A)。
注:與空白組比較,#P<0.05,##P<0.01;與模型組比較,△P<0.05,△△P<0.01;與電針組比較,*P<0.05,**P<0.01;與假針組比較,▽P<0.05。圖4 各組大鼠TG(A)和SpⅤc(B)中TREM2、IL-1β和IL-18 mRNA表達(dá)比較
2.4.2 SpⅤc中TREM2、IL-1β和IL-18 mRNA的表達(dá)
SpⅤc的RT-PCR檢測(cè)結(jié)果顯示,各組大鼠TREM2、IL-1β和IL-18 mRNA表達(dá)比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.01)。與空白組比較,模型組、電針組、假針組、氟米龍組TREM2 mRNA表達(dá)均降低,模型組和假針組IL-18 mRNA、模型組IL-1β mRNA表達(dá)均增加,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.05);與空白組比較,電針組、氟米龍組IL-18、IL-1β mRNA表達(dá)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)。與模型組比較,電針組、氟米龍組TREM2 mRNA表達(dá)均增加,IL-18和IL-1β mRNA的表達(dá)均降低,假針組IL-18 mRNA表達(dá)降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.05),假針組TREM2、IL-1β mRNA表達(dá)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)。與電針組比較,假針組TREM2 mRNA表達(dá)均降低、IL-18和IL-1β mRNA表達(dá)均增加,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.05);與電針組比較,氟米龍組TREM2、IL-1β和IL-18 mRNA表達(dá)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)。與假針組比較,氟米龍組TREM2 mRNA表達(dá)增加,IL-18 mRNA表達(dá)降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.05);與假針組比較,氟米龍組IL-1β mRNA表達(dá)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(圖4B)。
2017年TFOS DEWSⅡ和2020年中國(guó)干眼專家共識(shí)均指出,糖尿病是導(dǎo)致干眼的一個(gè)重要病因和危險(xiǎn)因素。糖尿病干眼常表現(xiàn)出眼表感覺異常癥狀,這與三叉神經(jīng)傳導(dǎo)通路損傷有關(guān)[11],而炎癥與損傷密不可分[12]。目前臨床上治療糖尿病干眼的常用抗炎藥物為非甾體抗炎藥和糖皮質(zhì)激素。非甾體抗炎藥滴眼被報(bào)道存在刺痛感、結(jié)膜充血、角膜上皮損傷等不良反應(yīng)[13]。糖皮質(zhì)激素抗炎效果顯著,但是眼壓升高、誘發(fā)白內(nèi)障等副作用也限制了其用藥周期[14]。電針治療干眼具有良好的抗炎作用,可有效減輕角膜上皮炎性損傷,降低淚腺炎癥反應(yīng)[15],其因安全、有效的優(yōu)勢(shì)獲得臨床醫(yī)師的青睞。
本研究發(fā)現(xiàn),電針可以有效增加2型糖尿病干眼大鼠淚液分泌量及BUT,減少角膜損傷,這與Yang等[15]基于電針治療干眼兔的研究結(jié)果類似。因此,電針對(duì)干眼及2型糖尿病干眼都有確切的治療效果。本研究還觀察了電針對(duì)2型糖尿病干眼大鼠CTT的影響,發(fā)現(xiàn)電針可以有效改善角膜知覺,這與Jin等[8]電針治療干眼豚鼠的研究結(jié)果一致。眼表刺激的感知首先通過(guò)角膜上的感覺神經(jīng)末梢接收信號(hào),傳遞至TG的初級(jí)神經(jīng)元,最終投射至SpⅤc的次級(jí)神經(jīng)元和大腦皮層的感覺區(qū)。因此,上述三叉神經(jīng)傳導(dǎo)通路的炎性損傷嚴(yán)重影響著感覺信號(hào)的傳遞,最終導(dǎo)致眼表感覺異常[16]。
小膠質(zhì)細(xì)胞被認(rèn)為是神經(jīng)系統(tǒng)的免疫屏障,介導(dǎo)了炎癥的產(chǎn)生[17]。與本研究的發(fā)現(xiàn)一樣,Zhao等[18]從干眼及糖尿病動(dòng)物模型上也觀察到小膠質(zhì)細(xì)胞活化狀態(tài),是神經(jīng)炎癥激活的表現(xiàn)[19]。本研究中,TREM2在TG和SpⅤc小膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá),在TG和SpⅤc中TREM2呈低表達(dá),下游IL-1β和IL-18呈高表達(dá),這與Byambajav等[20]、Johanna等[21]在糖尿病干眼患者或模型動(dòng)物的淚液、瞼板腺發(fā)現(xiàn)炎癥表達(dá)的結(jié)果一致,可見小膠質(zhì)細(xì)胞中TREM2介導(dǎo)的炎癥可能參與了糖尿病干眼的發(fā)病。高血糖狀態(tài)下脂多糖釋放增加,作用于眼表感覺傳導(dǎo)神經(jīng),抑制小膠質(zhì)細(xì)胞上TREM2的表達(dá),并促進(jìn)下游炎癥的釋放,導(dǎo)致神經(jīng)損傷[22]。本研究發(fā)現(xiàn)電針可以提高TREM2,抑制IL-1β和IL-18的表達(dá),其抗炎效果與Zhang等[23]所報(bào)道的一致。這也許與電針抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化,上調(diào)TREM2表達(dá),抑制下游炎癥釋放,從而改善神經(jīng)炎癥的作用機(jī)制有關(guān)[24]。
本研究中的陽(yáng)性對(duì)照藥物氟米龍滴眼液作為糖皮質(zhì)激素藥物,和電針在提高TREM2的表達(dá)并抑制炎癥方面有類似的效果,但電針還可促進(jìn)淚液分泌量,這是氟米龍滴眼液不具備的,且電針對(duì)改善角膜知覺的作用明顯優(yōu)于氟米龍滴眼液,在治療眼表感覺異常方面更具優(yōu)勢(shì)。希望未來(lái)能使用睫狀神經(jīng)纖維電活動(dòng)、角膜活體共聚焦顯微鏡等手段對(duì)神經(jīng)形態(tài)、電生理做更直觀的定量及分析,為電針如何治療2型糖尿病干眼眼表感覺異常提供更確切的依據(jù)。
本研究發(fā)現(xiàn),電針能有效緩解2型糖尿病干眼模型大鼠的眼表感覺異常癥狀,其機(jī)制可能是通過(guò)調(diào)控TG和SpⅤc小膠質(zhì)細(xì)胞中TREM2所介導(dǎo)的炎癥通路所實(shí)現(xiàn)的。希望本研究能為制定電針治療糖尿病干眼臨床方案提供科學(xué)依據(jù),推動(dòng)電針治療糖尿病干眼的醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化。