电针足三里对肠易激综合征模型大鼠结肠慢波与整体自主神经平衡性的调控作用※

孙红伟 陈碧玮 陈少宗△ 张丽丽 晁毓桥 常晓丽 李昭凤

(1.山东中医药大学针灸研究院,山东 济南 250355;2.山东中医药大学针推学院,山东 济南 250355)

肠易激综合征(irritable bowel syndrome,IBS)是一种胃肠功能紊乱性病(functional gastrointestinal disorders,FGIDs),临床较为常见,但至今没有特效药物,无法获得稳定的疗效,对患者的日常工作、生活常常带来较大影响,并造成一定的心理负担[1]。近年来大量临床研究发现,针灸疗法治疗的IBS具有积极作用[2-5],但多数针灸疗法的组方方案取用了较多的穴位,而这些穴位所发挥的具体作用并不清晰。为了探索针刺单个穴位对本病是否具有治疗作用,我们以结肠慢波和心率频域为指标,观察单纯电针足三里对IBS模型大鼠结肠功能与整体自主神经平衡性的调控作用,结果如下。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物 雄性清洁级Wistar大鼠36只,体质量200～250 g。由济南朋悦实验动物繁育有限公司提供,许可证号SCXK(鲁)20190003。将其置于清洁级实验室中进行适应性饲养7天。适应性饲养环境温度(22±2)℃,12 h/12 h昼夜循环,可自由摄取水和食物。

1.1.2 实验试剂和仪器 华佗牌针灸针、华佗牌SDZ-Ⅱ电针仪(苏州医疗用品厂有限公司);戊巴比妥钠(中国医药集团上海化学试剂公司);甘油(苏州市明华糖醇有限公司);恒温手术台;手术器械;自制扩张球囊;自制铂金丝电极;Powerlab数据采集分析系统(埃德仪器国际贸易有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 分组及模型制备 大鼠适应性饲养7天后随机分为3组:对照组、模型组、电针组,每组12只。模型组、电针组均采用避水应激法造模[6-7]。将10 cm×8 cm×8 cm的立柱置于45 cm×25 cm×25 cm透明水箱正中,箱中注水,至立柱顶面平台以下约1 cm,水温(25±2)℃。将大鼠留置于水中的立柱顶面平台,每天避水应激1 h,避水应激实验均在8:00～9:30进行,连续10天。对照组不造模,仅将其置于不盛水的相同材质、相同大小容器内。为了消除可能存在的生物节律的影响,各组造模时间应统一安排。

1.2.2 模型评价 各组大鼠在模型评价前8～12 h内禁食不禁水。模型评价采用腹壁回撤反射(AWR)半定量评分法[8-9]。将大鼠置于20 cm×8 cm×8 cm透明塑料盒内以限制其活动,AWR测定在实验平台上进行操作。将诱发刺激的扩张球囊缓缓插入大鼠肛门内约6 cm,为防止其滑出,将连接扩张球囊的压力管轻缚在大鼠尾端。为方便将扩张球囊插入肛门内,插入前可轻触肛门以促其排出残余粪便。扩张球囊缓缓插入到位后,适应15～20 min后,再进行结直肠扩张刺激实验和AWR评分。各组大鼠均给予40 mmHg(1 mmHg≈0.133 kPa)的扩张压力,AWR评分分为如下5级:①40 mmHg的扩张压力下,大鼠没有行为反应,记为0分;②40 mmHg的扩张压力下,大鼠动作有所停顿,并见短暂的头部运动行为,记为1分;③40 mmHg的扩张压力下,腹部有肌肉收缩但无腹部抬起行为,记为2分;④40 mmHg的扩张压力下,腹部有肌肉收缩并有腹部抬起行为,记为3分;⑤40 mmHg的扩张压力下,身体拱起,并抬起盆腔和阴囊,记为4分。以3～4分为选模成功的标准。每次结直肠扩张刺激持续20 s,连续进行3次刺激,每次刺激间隔5 min,取3次得分的平均值作为统计值。本次实验经过评估每组各成模7只。

1.2.3 电针治疗 取穴为“足三里”,具体位置根据《动物针灸穴位图谱》结合《针灸学》人体足三里穴的定位而确定(后肢前外侧,外膝眼下约0.6 cm、胫骨前缘旁开约0.2 cm)。选用15 mm的30号毫针直刺双侧足三里,刺入深度约5 mm,连接电针治疗仪,电针参数为2 Hz连续波、刺激强度为1 mA。每日电针治疗1次,每次20 min,连续治疗2周。对照组和模型组都不给予电针治疗,但每天于同一环境中用与电针组相同的方法在相同时间内进行抓取、固定。

1.3 观察指标及方法

1.3.1 心电记录 电针治疗结束后,各组大鼠禁食不禁水18～24 h,然后在麻醉状态下记录心电图。使用1%戊巴比妥钠进行麻醉,腹腔注射给药。进行麻醉前,轻提大鼠尾部,促其排出残余粪便。大鼠麻醉后,取仰卧位固定于恒温手术台,分别在其右前肢皮下和双后肢皮下插入针灸针,左后肢连接心电图正极,右前肢连接心电图负极,右后肢连接心电图参考电极,待心电图稳定后,使用Powerlab数据采集分析系统记录Ⅱ导联的心电图20 min,分析心率的低频信号(LF)、高频信号(HF)特征。

1.3.2 结肠电记录 结肠电记录也在麻醉状态下进行[10-11]。完成心电记录后即刻进行结肠电记录。信号提取采用铂金丝电极,将2根约20 cm长的绝缘铂金丝电极的末端绝缘薄膜去除,裸露电极丝约0.5 cm。将一对裸露的电极丝置于距离盲肠端约2 cm处的结肠处,两电极相距约3 mm,电极方向与空腔脏器长轴平行。结肠电记录采用Powerlab数据采集分析系统,待结肠电稳定后正式记录1 h。

2 结果

2.1 各种大鼠结肠慢波比较 结肠的慢波频率为每组大鼠记录的3 min的平均值。与对照组比较,模型组大鼠结肠慢波频率明显降低(P<0.05);与模型组比较,电针组大鼠结肠慢波频率升高(P<0.05)。见表1、图1。

图1 各组大鼠结肠慢波放电情况

表1 各种大鼠结肠慢波比较 次

2.2 各种大鼠心率频域比较 截取15 min的标准Ⅱ导联心电图对心率频域(LF、HF、LF/HF)进行分析。结果显示,与对照组比较,模型组大鼠的LF、LF/HF明显升高(P<0.05),HF明显降低(P<0.05);与模型组比较,电针组大鼠LF、LF/HF均明显降低(P<0.05),HF虽有升高趋势,但比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表2、图2。

图2 各组大鼠心电图

表2 各种大鼠心率频域比较

3 讨论

中医学没有对IBS的直接记载,但很多文献早就有“腹痛”“泄泻”“便秘”等症状的记载,IBS当属于这类病症的范畴。中医学认为,IBS的病因主要与情志不畅、饮食失节、六淫外邪入侵有关。本病的发病机制至今未能完全探明,但许多临床和基础研究证实,精神心理因素在IBS的形成过程中具有重要影响[12-15]。

目前,IBS尚无特效药物,而近20年来的大量临床研究证实,针灸疗法治疗IBS具有较好的效果,无论是在缓解腹痛等消化道症状方面,还是在改善神经系统症状方面均有积极作用,并且安全性高[3-4]。但针灸治疗本病取用的穴位普遍较多,一般在7～12个左右[5],而每一个穴位在组方中发挥怎样的作用,这些穴位配伍使用是否一定具有叠加效应或协同效应,组方取用的穴位数量是否有一定的极限,所有这些问题都需要科学证据。为了探索这些问题,我们首先对针灸治疗IBS最为常用的几个穴位的单独作用逐一进行了研究。通过对大量针灸临床文献的计量分析发现,针灸治疗IBS最为常用的几个穴位主要分布在胃经(天枢、足三里、上巨虚)、膀胱经(大肠俞)、任脉(中脘、关元)[5],在此基础上从结肠敏感性与自主神经平衡性角度对单独电针天枢对IBS模型大鼠的调控作用进行了研究[16],本实验又选取了治疗本病常用的足三里穴,观察了单独电针足三里对IBS模型大鼠结肠运动功能的调控作用以及对其心率频域的影响。结肠功能中的动力情况能够通过结肠电活动反映出来,近年来的研究表明,肠道动力紊乱与慢波电脉冲异常有关[17]。结肠慢波由结肠的起搏细胞Cajal间质细胞(ICC)所产生,是一种较有规律的周期性电活动,这一结肠电活动并不直接诱发结肠平滑肌运动,ICC所产生的慢波只是作为结肠平滑肌动作电位的基础,对于结肠平滑肌的收缩节律具有决定性影响[18],所以通过记录、分析结肠ICC所产生的慢波能够在很大程度上了解结肠的运动功能状态。从本研究结果来看,单独电针足三里对IBS模型大鼠结肠运动功能也能够产生积极的调节作用。

IBS病理生理学的重要特征之一是肠道动力障碍,而肠道动力异常又与神经调控障碍具有密切关系,特别是肠道和整体的自主神经系统(VNS)功能紊乱在IBS病理生理学过程中具有重要作用[12-15]。所以针灸治疗IBS的许多机制研究,都是从神经生物学角度进行的探索,但运用肠道电生理学的方法研究针灸调控IBS模型大鼠肠道功能的文献似乎不够丰富[19],从VNS的功能状态角度探讨针灸调控IBS模型大鼠肠功能机制的文献也相对较少。研究证实,IBS患者普遍存在自主神经功能紊乱[12-15],所以临床上经常通过测定自主神经功能的状态来评估IBS患者的病情。心率变异性分析是评定自主神经功能状态的常用方法,在临床上也是评估肠易激综合征患者自主神经平衡性的主要方法[20-23]。通过分析心率变异性特别是心率频域能够准确了解IBS的基本情况, 该方法稳定、可靠,具有优越的临床特异性[20],被认为是尽早发现IBS自主神经功能紊乱的一个重要方法[20,23]。所以,本研究在观察电针足三里对IBS模型大鼠结肠运动的同时,还观察了对其心率频域特性的影响。通过与正常对照组比较,发现IBS模型组大鼠的心率频域的确发生显著异常,LF、LF/HF明显升高(P<0.05),HF则显著降低(P<0.05),表明IBS模型大鼠自主神经平衡整体受损。经过电针足三里后,紊乱的心率频域得到明显修复,通过与模型组比较发现,IBS大鼠模型电针足三里后的LF、LF/HF显著降低(P<0.05)。上述结果表明,单独电针足三里对IBS模型大鼠VNS的整体平衡性具有显著改善作用。这一结果提示,VNS的平衡性得到恢复可能在电针足三里调控IBS模型大鼠肠道功能过程中发挥积极作用。采用避水应激造模法是通过应激干扰造成大鼠的脑功能异常,进而引发胃肠功能紊乱。肠道功能的神经功能调控过程非常复杂,肠道有自己相对独立的神经系统(enteric nervous system,ENS),同时又受VNS的调控,而中枢神经系统(central nervous system,CNS)对其也有重要影响,可以说肠道的最终运动状态是由“CNS-VNS-ENS-Cajal间质细胞(ICC)-结肠平滑肌细胞(CSMC)”调控网络决定的,而VNS是“CNS-VNS-ENS-ICC-CSMC”网络所构成的脑-肠轴中不可或缺的重要环节[24-25],所以脑-肠轴在电针足三里调整IBS模型大鼠结肠运动功能的过程中发挥了积极作用,而VNS平衡性的修复可能是一个关键。

总之,单纯电针足三里穴对IBS模型大鼠结肠慢波、整体自主神经平衡性均有明显的改善作用,这一结果在单独电针天枢穴的效应观察中也有发现,但尚不清楚联合电针足三里与天枢对IBS模型大鼠结肠慢波、整体自主神经平衡性的调整作用是否具有明显的协同效应,这一问题将在今后的工作中进一步探索。