文献信息
湖南中医药大学针灸推拿康复学院等团队的研究成果“Electroacupuncture at ST36 ameliorates gastric dysmotility in rats with diabetic gastroparesis via the nucleus tractus solitarius-vagal axis” (电针ST36通过迷走神经孤束核改善糖尿病胃轻瘫大鼠的胃运动障碍)在学术期刊《World Journal of Gastroenterology》上发表。平生公司的小动物PET/CT(型号:Super Nova)产品在论文中提供了重要的大鼠胃肠道PET/CT图像和定量分析。
该研究的通讯作者为岳增辉教授,第一作者为张游老师。
文献背景
背景:背景糖尿病性胃轻瘫(DGP)以胃排空延迟和动力受损为特征,由于其复杂的神经和分子病理生理学,给治疗带来了重大挑战。新的证据表明,ST36电针(EA)调节胃肠功能;然而,其在DGP中疗效的精确神经分子途径仍未完全确定。
目的:目的阐明ST36电针通过孤束核(NTS)-迷走神经轴改善DGP胃动力的神经机制。
方法:通过单次大剂量腹腔注射2%链脲佐菌素联合8周高糖/高脂饮食建立DGP模型。干预措施包括ST36时的电针、药理学调节[胆碱乙酰转移酶(ChAT)激动剂多聚乳酸(PA)和抑制剂拮抗剂α-NETA]以及膈下迷走神经切断术。干预后观察包括体重和血糖水平。使用酚红测定、胃慢波记录和动态正电子发射断层扫描计算机断层扫描成像评估胃排空。进行组织病理学分析(苏木精素染色)和分子评估(蛋白质印迹、免疫荧光),以量化ST36穴位区域、L4-L6脊髓节段和NTS中的胃平滑肌相关因子[神经元型一氧化氮合酶(nNOS)、分化簇117(C-kit)、干细胞因子(SCF)]和迷走神经靶点[ChaAT、α7烟碱型乙酰胆碱受体(α7nAChR)]。通过酶联免疫吸附试验测定胃肠肽[胃泌素(Gas)、胃动素(MLT)和血管活性肠肽(VIP)]。
结果:研究发现,电针显著提高了胃排空率,恢复了胃的慢波节律,改善了胃平滑肌的结构。炎症浸润减少和nNOS、C-kit和SCF表达增加证明了这一点。从机制上讲,电针在ST36激活迷走神经靶点(ChAT和α7nAChR),通过脊髓节段L4-L6向NTS传递信号,随后调节胃肠肽(Gas、MLT、VIP),并通过膈下迷走神经传出途径恢复Cajal间质细胞(ICCs)的功能。值得注意的是,膈下迷走神经切断术消除了电针诱导的胃动力增强和ICC恢复,从而证实了迷走神经传出信号的不可或缺的作用。
结论:电针通过外周刺激(ST36)、脊髓传入(L4-L6)、脑干整合(NTS)、迷走神经传出(胃)回路为改善DGP患者的胃肠运动提供了一种新的分子机制。
实验方法
体内PET/CT成像
胃正电子发射断层扫描计算机断层扫描成像在所有治疗方案结束后,使用Micro PET/CT扫描仪(平生医疗科技有限公司)进行正电子发射断层成像(PET)扫描。大鼠禁食超过12小时,并在扫描前口服显像剂剂[68Ga]Ga-NOTA,该显像剂剂与0.2克黑芝麻酱和2毫升生理盐水混合。从给药时间到给药后60分钟,连续采集动态图像。每次扫描的动态数据被分为60帧(0秒×10,600秒×10,1200秒×10,1800秒×10,2400秒×10,3600秒×10)。为了增强PET图像的可视化和解剖对齐,对大鼠进行了微计算机断层扫描(CT)。从鼻尖到股骨远端进行CT扫描,以在最佳视野内捕捉整个大鼠。然后对采集的CT图像进行手动比较,以确定与PET扫描的位置和姿势最匹配的帧。
实验结果
采用诊断DGP大鼠的金标准,通过使用定量对比追踪的证实性PET-CT成像来评估EA的疗效。这表明,电针治疗的大鼠表现出胃排空加速,给药后3600秒仅剩下66.1%的放射性,而DGP和Sham对照组分别为80.9%和54.5%(P<0.05;图1G-J)。这种多模式验证包括电生理、功能和成像模式,提供了大量证据支持电针作为恢复DGP胃动力的强有力干预措施的有效性。
图1. 电针已被证明可以促进糖尿病胃轻瘫大鼠的胃排空。G:代表性正电子发射断层扫描图像;H:胃部感兴趣的区域;I:胃中感兴趣区域的放射性浓度(n=5);J:3600秒时的胃排空率(n=5)。数据以平均值±标准差表示。
动态PET-CT成像进一步验证了EA的促动力作用,显示与DGP治疗的大鼠(90.9%的保留率;P<0.05;图7H和I)相比,EA治疗的大白鼠胃放射性清除加速(3600秒时保留率为67.8%)。自发十二指肠迷走神经刺激(SDV)后,电针的疗效显著降低,残余胃内容物增加到82.2%(P<0.05;图7J)。本研究的整体结果表明,EA通过膈下迷走神经增强胃运动,从而确立其作为DGP神经调节的关键传出途径。
图7 电针刺激对膈下迷走神经切断术后胃排空的调节作用。H:代表性正电子发射断层扫描图像;I:感兴趣胃区的放射性浓度(n=5);J:3600秒时的胃排空率(n=5)。数据以平均值±标准差表示。
文献结论
本研究通过对迷走神经通路的多层次验证,阐明了电针改善DGP大鼠胃运动障碍的机制。首先,ST36穴位的电针激活外周迷走神经靶点,特别是ChAT,通过脊髓L4-L6传入将信号传递到中枢神经系统。随后,在脑干水平,这些信号通过激活NTS中表达c-FOS的神经元来增强迷走神经中枢驱动。最后,电针上调平滑肌相关因子(nNOS、C-kit、SCF),促进胃肠肽分泌,最终恢复胃排空(图9)。在这项研究中,作者首次系统地揭示了电针通过外周刺激、脊髓传入、脑干整合、迷走神经传出的集成调节回路改善DGP胃肠运动的机制,这为电针治疗DGP提供了一种新的分子机制。
使用设备
Super Nova® Micro PET/CT(III 代外观图)