天津中医药  2025, Vol. 42 Issue (10): 1301-1309

文章信息

欧宇阳, 李雨农, 罗耀星, 等.
OU Yuyang, LI Yunong, LUO Yaoxing, et al.
针刺“百会”透“曲鬓”对脑出血大鼠线粒体分裂与融合相关蛋白表达水平的影响
Effects of acupuncture at "Baihui"(GV20) through "Qubin"(GB7) on the expression levels of mitochondrial fission and fusion-related proteins in rats with intracerebral hemorrhage
天津中医药, 2025, 42(10): 1301-1309
Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine, 2025, 42(10): 1301-1309
http://dx.doi.org/10.11656/j.issn.1672-1519.2025.10.14

文章历史

收稿日期: 2025-05-06
针刺“百会”透“曲鬓”对脑出血大鼠线粒体分裂与融合相关蛋白表达水平的影响
欧宇阳 , 李雨农 , 罗耀星 , 张艺馨 , 李丹     
北京中医药大学第三附属医院,北京 100029
摘要:[目的] 从线粒体分裂蛋白(Drp1及其活化形式、Fis1蛋白)和线粒体融合蛋白(Mfn1、Mfn2、OPA1)探讨针刺“百会”透“曲鬓”对脑出血(ICH)病变发挥的作用与机制。[方法] 30只SPF级雄性SD大鼠随机分为假手术组、ICH组和ICH+针刺组,每组10只。除假手术组外,其余大鼠使用自体血注入纹状体法造模,Berderson神经功能评分评估造模成功。造模1 h后进行针刺治疗,连续3 d,每24 h针刺1次,每次30 min。针刺结束1 d后进行神经功能评分,透射电镜观察针刺百会透曲鬓大鼠出血半暗带线粒体形态、大小和数量,实时聚合酶链锁反应(Realtime PCR)检测线粒体DNA表达水平,蛋白免疫印记法(Western blot)检测线粒体分裂蛋白p-Drp1(Ser637)、p-Drp1(Ser616)、mito-Drp1、cyto-Drp1、Fis1,线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2、OPA1,MAPK/Drp1通路p-p38α蛋白的表达。[结果] 与ICH组比较,ICH+Ac组大鼠针刺最后1 d Berderson神经功能评分降低(P<0.000 1);透射电镜观察可见ICH组大鼠线粒体形态明显异常,与ICH组相比,ICH+Ac组线粒体形态改善。与sham组相比,ICH组大鼠mtDNA表达水平降低(P<0.000 1)。与ICH组相比,ICH+Ac组大鼠mtDNA表达水平提高(P<0.000 1)。与sham组相比,ICH组大鼠p-Drp1(Ser637)、cyto-Drp1的表达下降(P<0.000 1);与ICH组相比,ICH+Ac组大鼠p-Drp1(Ser637)、cyto-Drp1的表达提高(P<0.000 1);与sham组相比,ICH组大鼠p-Drp1(Ser616)、mito-Drp1、Fis1的表达上升(P<0.000 1);与ICH组相比,ICH+Ac组大鼠p-Drp1(Ser616)、mito-Drp1、Fis1的表达下降(P<0.000 1);与sham组相比,ICH组Mfn1/2的表达水平下降(P<0.000 1),ICH+Ac组Mfn1/2的表达水平上升(P<0.000 1);与sham组相比,ICH组OPA1 S/L的表达水平上升(P<0.000 1),ICH+Ac组OPA1 S/L的表达水平下降(P<0.000 1)。与sham组相比,ICH组p-p38α的表达水平上升(P<0.000 1),ICH+Ac组p-p38α的表达水平下降(P<0.000 1)。[结论] 针刺百会透曲鬓可能通过抑制ICH后线粒体的过度分裂,促进线粒体融合,维持线粒体动力学平衡,从而维持线粒体基因的完整性,改善ICH后神经损伤。
关键词脑出血    针刺    线粒体分裂    线粒体融合    百会    曲鬓    

脑出血(ICH)是一种原发性非外伤性脑实质出血,是脑卒中最严重的类型之一,发病30 d内的病死率达到35%~52%[1],6个月后身体遗留神经功能损伤率达到80%[2]。但是,目前有效的治疗手段与具体的机制研究仍然有限。

线粒体是一种动态的细胞器,它们的融合和分裂是控制线粒体周转的平衡过程,使线粒体网络能够动态适应代谢需求的变化,这也被称为线粒体动力学[3]。这一过程确保了高效的神经元能量代谢,维持钙稳态,避免细胞受到氧化应激的损害,对于维持正常的脑功能起到了关键作用[4]。线粒体分裂主要是由线粒体动力相关蛋白(Drp1)及线粒体分裂1蛋白(Fis1)介导的,线粒体分裂会导致线粒体的碎片化,在细胞分裂、分裂线粒体受损部分和线粒体自噬等方面发挥作用[5]。Drp1在被激活后,Drp1位置由胞质转移到线粒体外膜,在此处聚合并围绕线粒体形成一个环状结构,通过GTP水解产生的能量收缩线粒体,形成一个窄颈,最终将线粒体分裂成两个独立的个体[6]。Drp1最常见的激活为磷酸化,其磷酸化有两个丝氨酸位点,p-Drp1(Ser616)促进线粒体的分裂,p-Drp1(Ser637)则抑制线粒体的分裂[7]。线粒体融合则主要由线粒体融合蛋白(Mfn1/2)和视神经萎缩蛋白1(OPA1)介导,Mfn1/2介导外膜融合,OPA1介导内膜融合[8]

ICH后的病理变化一般分为原发性损伤和继发性损伤,原发性损伤主要由血肿的机械性压迫与红细胞破裂导致,继发性损伤主要由炎症反应、氧化应激、血脑屏障破坏和线粒体的功能障碍等因素导致[9]。ICH发生后,线粒体动态平衡被打破,线粒体的分裂过多而融合减少,导致线粒体功能障碍,加重ICH后神经损伤[10]。有研究表明,Drp1可以减轻ICH后的炎症反应[11]。丙烯醛清除剂可以影响线粒体动力学来发挥ICH后的神经保护作用[12]。线粒体分裂抑制剂Mdivi-1可以改善ICH大鼠的神经功能[13]。CISD1过表达可以调节线粒体动力学来改善ICH大鼠脑损伤[14]。这表明靶向调控线粒体动力学在改善ICH后神经功能损伤方面具有重要潜力。

针刺百会透曲鬓早在20世纪80年代就已经被应用于临床治疗ICH[15],近年来进行具体机制的研究,证实其在改善ICH后大鼠小胶质细胞极化,脑水肿和炎症反应等方面有重要作用[16-17]。本研究采取自体血注入纹状体建立ICH大鼠模型,从线粒体动力学及MAPK/Drp1通路的角度探究针刺百会透曲鬓改善ICH神经损伤的作用机制,旨在为临床应用提供依据。

1 材料和方法 1.1 实验动物

选取30只SPF级雄性SD大鼠,体质量250~300 g,购于辽宁长生生物技术股份有限公司,使用许可证号:SCXK(辽)2020-0001。各组大鼠生活环境为12 h白12 h黑,温度(22±1)℃,湿度45%~55%,自由进食饮水。适应性喂养1周后再建立模型。实验经北京中医药大学学术委员会实验动物伦理分委员会审批通过(审批号:BUCM-4-202111702-4072)。

1.2 主要仪器与试剂

主要仪器:H-2050R型超速冷冻离心机(湖南湘仪动力测试仪器有限公司),Proline微量移液器[百得实验室仪器(苏州)有限公司],DZF-6050真空干燥箱(上海希斯百瑞仪器有限公司),NANO 2000型紫外分光光度计(美国Thermo公司),Exicycler 96型荧光定量PCR仪(韩国BIONEER公司),WD-9405B水平摇床(北京六一生物科技有限公司),NW10LVF型超纯水系统(香港Heal Force公司),DYCZ-24DN型双垂直蛋白电泳仪(北京六一生物科技有限公司),DYCZ-40D型转移槽(北京六一生物科技有限公司),H-7650型透射电镜(日本Hitachi公司)等。

主要试剂:TRIpure(北京BioTeke公司,RP1001),2×Taq PCR MasterMix(北京Solarbio公司,PC1150),SYBR Green(北京Solarbio公司,SY1020),全蛋白提取试剂盒(中国wanleibio公司,WLA019),线粒体蛋白提取试剂盒(中国wanleibio公司,WLA034),BCA蛋白浓度测定试剂盒(中国wanleibio公司,WLA034),p-Drp1(Ser616)抗体(中国affinity公司,AF8470),p-Drp1(Ser637)抗体(中国affinity公司,DF2980),Drp1抗体(中国affinity公司,DF7037),Fis1抗体(中国abclonal公司,A5812),Mfn1抗体(中国zen-bio公司,R27027),Mfn2抗体(中国zen-bio公司,340604),OPA1抗体(中国zen-bio公司,382025),p-p38α抗体(英国abcam公司,ab4822),羊抗兔IgG-HRP(中国proteintech公司,SA00001-2),羊抗小鼠IgG-HRP(中国proteintech公司,SA00001-1),内参抗体β-actin(中国proteintech,66009-1-Ig),内参抗体COXIV(中国wanleibio公司,WL02203)等。

1.3 动物分组与ICH建模

30只SPF级健康雄性大鼠按照随机数字表法随机分为3组,假手术组(sham组)、模型组(ICH组)、针刺组(ICH+Ac组),每组10只。ICH建模方法采用自体血纹状体注入法[18],在适应性喂养1周后进行。大鼠麻醉后固定于立体定位仪上,头部保持水平,耳棒及牙棒调整至稳定状态。随后进行手术切开与定位,碘伏和75%乙醇消毒头皮表面,沿头正中线切开头皮,暴露颅骨,根据《Paxinos和Watson脑图谱》,纹状体注射点的坐标为:前囟后坐标:+0.2 mm,正中线旁坐标:2.5 mm,垂直深度:5.5 mm。使用牙钻在注射点钻孔,直径约1 mm,避免损伤硬脑膜。用注射器从尾静脉采集约50 μL的自体血液,采集后立即使用避免凝固,使用微量注射器连接立体定位仪,将针头缓慢插入至纹状体的目标深度,以10 μL/min的注射速度缓慢注射自体血液,避免过快引起组织扩散或压力损伤。注射完成后,保持针头在注射部位停留5~10 min,以防止血液回流。随后用无菌生理盐水冲洗注射区域,缝合线封闭头皮切口,再次消毒手术区域。术后大鼠转移至温暖的恢复环境中,单笼饲养。采用差额补充的方法保证每组实验动物的例数。共使用24只大鼠进行造模,4只死亡,成功率为83.3%。造模后模型组死亡2只,针刺组死亡2只,死亡原因均为注血后血肿压迫。根据实验中动物死亡及造模失败情况再次造模,补齐各组数量。

1.4 动物干预方法

sham组:开皮、钻孔、注射生理盐水、缝合,对大鼠进行与ICH+AC组相同的捆绑。每日1次,每次30 min。ICH组:建立ICH模型,进行与ICH+AC组相同的捆绑,每日1次,每次30 min。ICH+Ac组:造模1 h后进行针刺治疗,连续3 d,每24 h针刺1次,每次30 min,针刺时予以大鼠捆绑,固定大鼠的四肢与躯干,确保针刺部位准确,维持治疗的一致性和可靠性。参照《实验动物穴位图谱》,选取大鼠百会穴(位于顶骨正中)及患侧曲鬓穴(位于眶外缘与外耳口连线的后2/3处)。局部常规消毒后,使用0.25 mm×13 mm毫针,由百会穴向曲鬓穴透刺,采用快速捻转手法,捻转速度设定为200 r/min,持续捻转5 min后,每隔5 min重复操作1次,留针时间为30 min。

1.5 检测指标及方法 1.5.1 Berderson神经功能缺损评分

ICH造模完成后进行Berderson神经功能评分[19],大于等于1分则认为造模成功[20]。针刺最后1 d再次对大鼠进行神经功能评分。

1.5.2 取材与出血半暗带的界定

所有大鼠在针刺最后1 d完成神经功能评分后统一取材,大鼠腹腔注射200 mg/kg过量戊巴比妥钠处死后,用微型手术刀在显微镜辅助下迅速切取目标脑区(出血半暗带,位于纹状体周围),出血半暗带的范围参考先前文献[21]:分离完整脑组织后,从额叶前部向后3~9 mm处制备冠状切片,并收集剩余6 mm厚度的脑组织。随后,将该脑组织沿矢状缝2 mm处切割,保留剩余的侧部脑组织。接着沿矢状缝2 mm处并与矢状缝呈30°角进行切割。最终,剩余2 mm厚度的脑组织即为出血周围半暗带。

1.5.3 透射电镜观察针刺百会透曲鬓大鼠出血半暗带线粒体形态、大小和数量

手术刀小心分离出血半暗带,在0.1 mol/mL的磷酸缓冲液(PBS)中迅速切取1 mm3的小组织块,立即置于4 ℃的2.5%戊二醛溶液中固定4~6 h。用0.1 mol/L PBS清洗3次,每次10 min。在1%锇酸溶液中固定组织,4 ℃处理1~2 h,以增加样本对电子的散射能力。按梯度浓度(30%、50%、70%、90%、100%)用乙醇溶液进行脱水,每步10~15 min。使用100%乙醇重复脱水2次,每次10 min。随后用环氧树脂进行渗透包埋,使用超薄切片机切取50~70 nm的超薄切片。将超薄切片放在尿酸铅和枸橼酸钠溶液中分别染色,透射电镜以80 kV电压,放大20 000倍下观察并留存图像。使用Image-Pro Plus 6.0软件计算线粒体的大小、数量和纵横比,每次计数均界定在4 μm×4 μm大小范围内,纵横比为线粒体长轴与短轴的比值[14]

1.5.4 实时聚合酶链式反应(Realtime PCR)检测mtDNA的表达

取大鼠ICH半暗带组织100 mg快速冷冻于液氮,并且保存于-80 ℃。使用TRI pure试剂提取总DNA,包括mtDNA和核DNA。使用紫外分光光度计测定DNA浓度和纯度(260/280比值应为1.8~2.0),稀释至20~50 ng/μL。构建PCR反应体系(20 μL):总DNA模板1 μL,上下游引物(10 μmol/L)各0.5 μL,SYBR Green 0.3 μL以荧光标记,2×Taq PCR MasterMix共10 μL,最后用ddH2O补足至20 μL。以HBB(β-珠蛋白基因)作为内参。反应条件:95 ℃进行初始变性5 min,95 ℃变性10 s,60 ℃退火10 s,72 ℃延伸15 s,40个循环。采用荧光定量仪进行荧光定量分析,利用2-ΔΔCT法进行统计分析。具体的引物序列见表 1

表 1 mtDNA和HBB引物序列 Tab. 1 Primer sequences for mtDNA and HBB
基因名称 序列(5′-3′) 产物长度(bp)
mtDNA 上游:GTTAATGTAGCTTATAA 53
下游:TTGAATCCATCTAAGCATT
HBB 上游:CAGTACTTTAAGTTGGAAACG 81
下游:ATCAACATAATTGCAGAGC
1.5.5 蛋白免疫印迹法(Western blot)检测p-Drp1(Ser637)、p-Drp1(Ser616)、mito-Drp1、cyto-Drp1、Fis1、Mfn1、Mfn2、OPA1、p-p38α

取大鼠ICH半暗带组织100 mg进行液氮速冻,使用RIPA裂解缓冲液和超速离心机提取总蛋白,使用线粒体蛋白提取试剂盒提取mito-Drp1蛋白,用BCA蛋白浓度测定试剂盒进行定量。进行十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE),设置浓缩胶80 V和分离胶120~150 V,恒压电泳2.5 h。通过湿转法在4 ℃条件下,恒压100 V转印1~2 h,将蛋白转移至PVDF膜。封闭PVDF膜(5%脱脂奶粉,TBST),4 ℃孵育一抗过夜[p-Drp1(637)]抗体,1∶500;p-Drp1(Ser616)抗体,1∶500;Drp1抗体,1∶500;Fis1抗体,1∶500;Mfn1抗体,1∶1 000;Mfn2抗体,1∶1 000;OPA1抗体,1∶1 000;p-38α抗体,1∶1 000;COX4抗体,1∶500,均在TBST中稀释。在37 ℃下孵育二抗40 min(β-actin二抗为羊抗小鼠IgG-HRP 1∶10 000,其余蛋白为羊抗兔IgG-HRP,1∶10 000,在TBST中稀释)。在暗室中使用ECL底物显影并记录结果。扫描胶片,用Gel-Pro-Analyzer软件分析目标条带的光密度值。将各目标蛋白的光密度值归一化至对照蛋白(β-actin)的光密度值,mito-Drp1蛋白归一化至内参COX4蛋白,计算目标蛋白与内参蛋白的相对比值以反映目标蛋白的相对表达水平。

1.6 统计学方法

数据以均数±标准差(x±s)表示。使用GraphPad Prism 10.3软件进行分析,数据分布通过Shapiro-Wilk正态性检验评估,正态分布数据采用单因素方差分析(One-way ANOVA)比较组间差异。非正态分布数据则采用Kruskal-Wallis检验。P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 针刺百会透曲鬓改善ICH大鼠Berderson神经功能评分

造模后大鼠Berderson神经功能评分均大于或等于2分,表明造模成功。针刺结束后1 d进行评分,如图 1所示。与ICH组比较,ICH+Ac组大鼠Berderson神经功能评分显著降低(P < 0.000 1),提示针刺显著改善了ICH大鼠的神经功能。

注:与ICH组比较,****P < 0.000 1。 图 1 各组大鼠Berderson神经功能评分(x±s Fig. 1 Bederson neurological scores of rats in each group(x±s)
2.2 透射电镜观察针刺百会透曲鬓大鼠出血半暗带线粒体形态、大小和数量

图 2A-C所示,透射电镜观察,sham组大鼠线粒体形态正常,呈长条状或椭圆形,嵴排列紧密且规整,外膜完整,线粒体分裂与融合处于稳态,表现为典型的正常线粒体形态。与sham组相比,ICH组大鼠线粒体形态明显异常,呈现显著的病理性变化。具体表现为线粒体肿胀,部分呈球形或短棒状,嵴结构模糊或完全丧失,外膜部分破损,线粒体数量增加,提示线粒体分裂活性增强,同时融合功能受损,导致分裂-融合失衡。与ICH组相比,ICH+Ac组大鼠线粒体形态显著改善。线粒体肿胀程度减轻,部分恢复为长条状或椭圆形,嵴结构相对清晰,外膜完整性恢复。线粒体分裂活性降低,融合功能增强,分裂-融合平衡趋于恢复,提示针刺对线粒体形态及功能具有一定的保护作用。如图 2D-F所示,与sham组相比,ICH组大鼠线粒体面积减小(P < 0.05),线粒体数量增加(P<0.01),线粒体纵横比下降(P < 0.01);与ICH组相比,ICH+Ac组大鼠线粒体面积增大(P < 0.05),线粒体数量减少(P < 0.01),线粒体纵横比提高(P < 0.05)。

注:图A、B、C为各组大鼠电镜下线粒体超微结构图,bar=1 μm;图D,线粒体面积定量比较;图E,线粒体数量比较,每次计数均界定在4 μm×4 μm大小范围内;图F,线粒体纵横比的比较,即线粒体长轴与短轴的比值;*P < 0.05,**P < 0.01。 图 2 各组大鼠透射电镜图(x±s,×20 000) Fig. 2 Transmission electron microscopy images of mitochondria of rats in each group(x±s, ×20 000)
2.3 Real-time PCR检测各组大鼠线粒体DNA(mtDNA)的表达

图 3示,与sham组相比,ICH组大鼠mtDNA表达水平显著降低(P < 0.000 1)。与ICH组相比,ICH+Ac组大鼠mtDNA表达水平显著提高(P < 0.000 1)。提示针刺百会透曲鬓可以维持ICH大鼠线粒体基因组的完整性。

注:****P < 0.000 1。 图 3 各组大鼠mtDNA表达水平比较(x±s Fig. 3 Comparison of mtDNA expression levels of rats in each group(x±s)
2.4 针刺百会透曲鬓对ICH大鼠出血半暗带线粒体分裂蛋白p-Drp1(Ser637)、p-Drp1(Ser616)、mito-Drp1、cyto-Drp1、Fis1表达的影响

图 4A所示,与sham组相比,ICH组大鼠p-Drp1(Ser637)的表达下降(P<0.000 1);与ICH组相比,ICH+Ac组大鼠p-Drp1(Ser637)的表达提高(P < 0.000 1);与sham组相比,ICH组大鼠p-Drp1(Ser616)的表达上升(P < 0.000 1);与ICH组相比,ICH+Ac组大鼠p-Drp1(Ser616)的表达下降(P < 0.000 1);提示针刺百会透曲鬓促进Drp1在Ser637位点的磷酸化,抑制Ser616位点的磷酸化,抑制Drp1的线粒体分裂活性,抑制线粒体分裂。如图 4B所示,与sham组相比,ICH组大鼠胞质Drp1(cyto-Drp1)的表达下降(P < 0.000 1);与ICH组相比,ICH+Ac组大鼠cyto-Drp1的表达提高(P < 0.000 1);与sham组相比,ICH组大鼠线粒体Drp1(mito-Drp1)的表达上升(P<0.000 1);与ICH组相比,ICH+Ac组大鼠mito-Drp1的表达下降(P < 0.000 1);提示针刺百会透曲鬓影响Drp1的亚细胞定位,抑制Drp1转位,向线粒体外膜募集,抑制线粒体分裂。如图 4C所示,与sham组相比,ICH组大鼠Fis1的表达上升(P<0.000 1);与ICH组相比,ICH+Ac组大鼠Fis1的表达下降(P < 0.000 1)。提示针刺百会透曲鬓抑制ICH大鼠Fis1介导Drp1的募集,抑制线粒体分裂。

注:****P < 0.000 1。 图 4 各组大鼠线粒体分裂相关蛋白p-Drp1(Ser637)、p-Drp1(Ser616)、mito-Drp1、cyto-Drp1、Fis1表达水平(x±s Fig. 4 Expression levels of mitochondrial fission-related proteins p-Drp1 (Ser637), p-Drp1 (Ser616), mito-Drp1, cyto-Drp1, and Fis1 of rats in each group(x±s)
2.5 针刺百会透曲鬓对ICH大鼠出血半暗带线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2、OPA1表达的影响

图 5所示,与sham组相比,ICH组Mfn1/2的表达水平下降(P < 0.000 1),ICH+Ac组Mfn1/2的表达水平上升(P < 0.000 1);与sham组相比,ICH组OPA1 S/L的表达水平上升(P < 0.000 1),ICH+Ac组OPA1 S/L的表达水平下降(P < 0.000 1)。提示针刺百会透曲鬓可以增强ICH大鼠线粒体融合,长链OPA1增加,增强嵴结构的稳定性。

注:****P<0.000 1。 图 5 各组大鼠线粒体融合相关蛋白Mfn1、Mfn2、OPA1的表达水平(x±s Fig. 5 Expression levels of mitochondrial fusion-related proteins Mfn1, Mfn2, and OPA1 of rats in each group(x±s)
2.6 针刺百会透曲鬓对ICH大鼠出血半暗带p-p38α蛋白表达的影响

图 6所示,与sham组相比,ICH组p-p38α的表达水平上升(P < 0.000 1),ICH+Ac组p-p38α的表达水平下降(P < 0.000 1)。提示针刺百会透曲鬓抑制p38α蛋白的磷酸化。

注:****P < 0.000 1。 图 6 各组大鼠p-p38α蛋白表达水平(x±s Fig. 6 Expression levels of p-p38α protein of rats in each group(x±s)
3 讨论

ICH发生后,伴随着颅内压增高,产生了一系列复杂的病理变化,包括免疫炎症反应,氧化应激,血脑屏障破坏等导致神经元损伤[22]。研究表明,线粒体功能障碍在ICH继发性损伤中发挥关键作用[23]。线粒体动力学遭到破坏,进一步引发线粒体功能障碍,导致细胞活性氧积累,膜电位遭到破坏,基因组失去完整性,导致恶性循环,进一步加剧神经损伤[24]。因此,维持线粒体动力学平衡对于神经损伤的修复非常重要。

针刺因应用简便,效果显著,临床应用于治疗ICH有着独特优势[25-26]。头针改善ICH也是受到广泛肯定并早有记载,如《玉龙歌》言:“中风不语最难医,发际顶门穴要知,更向百会明补泻,实时苏醒免灾危。”头针疗法可以改善患者的神经功能缺损,有效地促进患者日常生活的恢复,要想进一步提高疗效,需要立足于治疗ICH的具体机制,寻求临床上的进一步突破。

为了进一步在动物水平探讨针刺百会透曲鬓对ICH的干预机制,笔者在针刺结束后1 d对大鼠进行Berderson神经功能评分,验证了针刺百会透曲鬓对ICH神经损伤的积极作用。同时,使用透射电镜直接观察线粒体的形态与数量变化,镜下结果可见针刺减轻线粒体的肿胀程度,使其形态趋近于正常的长条状或椭圆形,内部的嵴更加清晰可见,数量较模型组减少,线粒体动力学较为平衡,直观地表明针刺改善ICH大鼠的线粒体形态与数量。线粒体由核基因组和线粒体基因组(mtDNA)编码的蛋白质共同构成,线粒体基因组编码的蛋白质数量有限,主要集中在支持氧化磷酸化和能量代谢的关键功能上[27]。ICH发生后受损的mtDNA进一步削弱线粒体动力学的正常调控,动力学失调又会阻碍mtDNA的修复和更新。结果表明针刺有助于维持线粒体基因组的完整性。

为了进一步探讨针刺具体对线粒体分裂与融合的影响,笔者用Western blot法检测线粒体分裂蛋白p-Drp1(Ser637)、p-Drp1(Ser616)、mito-Drp1、cyto-Drp1、Fis1,线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2、OPA1的表达。Drp1是一种GTP酶,其被激活并且被从胞浆募集到线粒体外膜在线粒体分裂中起到了关键的作用,p-Drp1(Ser616)与p-Drp1(Ser637)两种不同位点的磷酸化形式起到截然相反的作用,p-Drp1(Ser616)促进分裂而p-Drp1(Ser637)起抑制作用[28]。Fis1作为Drp1的接头蛋白,起到Drp1在线粒体外膜的锚定作用[29]。在ICH发生之后,大鼠p-Drp1(Ser616),mito-Drp1和Fis1表达升高,提示ICH导致线粒体的过度分裂,针刺百会透曲鬓干预导致p-Drp1(Ser637)和cyto-Drp1表达升高,mito-Drp1和Fis1表达降低,提示针刺可以抑制Drp1的磷酸化活化,抑制Drp1的募集与位置转移,抑制Fis1的锚定作用,从而抑制线粒体的过度分裂。线粒体融合蛋白Mfn1/2可以相互结合,通过它们的GTPase结构域和两个卷曲螺旋结构域形成同源二聚体或异源二聚体,促进外膜融合[30]。有研究表明基因敲除Mfn1或Mfn2中任意一个均导致线粒体碎片化,强调了它们在线粒体融合中的不可替代作用[31]。内膜融合因子OPA1在具备融合能力之前,会经历部分蛋白水解,生成一个带跨膜结构的长形式(OPA1-L)和一个可溶性的短形式(OPA-S)[32]。L-OPA1(长形式)定位于线粒体内膜,在ICH发生后可被靶向溶解为短形式,导致S/L比值升高,线粒体融合下降。针刺百会透曲鬓使Mfn1/2的表达水平升高,S/L比值降低,提高了线粒体的融合水平。

P38丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)参与细胞对于各种刺激的调控,其4个亚型当中,p38α(MAPK14)广泛表达。有研究证实,P38α的表达上升,会导致Drp1在Ser616位点的磷酸化提高,促进线粒体分裂,加剧A53T诱导神经元损伤[33]。本项研究表明,针刺百会透曲鬓抑制p38α蛋白的磷酸化,提示p38α是ICH治疗中的重要靶点,针刺可能是通过抑制p38α的活化从而抑制MAPK/Drp1通路来抑制过度分裂,但仍需进一步研究。

本研究存在以下局限性:首先,本研究采用的大鼠自体血注入模型虽然能较好模拟ICH的急性病理过程,但与人类ICH后复杂的微环境仍存在差异,未来可在类器官模型中进行验证。其次,目前研究聚焦于线粒体动力学调控,但Drp1磷酸化的上游调控网络尚未完全阐明。此外,神经递质系统(如谷氨酸兴奋性毒性)与线粒体功能间的动态交互作用尚未涉及[34],未来可深入探讨。

综上所述,本研究通过建立自体血ICH模型,检测具体的线粒体分裂与融合蛋白Drp1、Fis1、Mfn1/2和OPA1的表达水平,发现针刺百会透曲鬓通过抑制ICH后线粒体的过度分裂,促进线粒体融合,维持线粒体动力学平衡,从而维持线粒体基因的完整性,改善ICH后神经损伤,为进一步的基础研究与临床应用奠定了基础。

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Effects of acupuncture at "Baihui"(GV20) through "Qubin"(GB7) on the expression levels of mitochondrial fission and fusion-related proteins in rats with intracerebral hemorrhage
OU Yuyang , LI Yunong , LUO Yaoxing , ZHANG Yixin , LI Dan     
Beijing University of Chinese Medicine Third Affiliated Hospital, Beijing 100029, China
Abstract: [Objective] To explore the effects and mechanisms of acupuncture at "Baihui"(GV20) through "Qubin"(GB7) on intracerebral hemorrhage(ICH) by examining mitochondrial fission proteins(Drp1, its activated forms, and Fis1) and mitochondrial fusion proteins(Mfn1, Mfn2, and OPA1). [Methods] Thirty SPF-grade male SD rats were randomly divided into a sham group, an ICH group, and an ICH + acupuncture group(n=10 per group). The ICH model was established in the latter two groups using the autologous blood injection method into the striatum, and successful modeling was assessed with the Bederson neurological score. One-hour post-modeling, acupuncture treatment was initiated for the ICH+acupuncture group, performed once daily for 30 minutes over 3 consecutive days. Neurological function was re-evaluated after the last acupuncture session, followed by tissue sampling. Transmission electron microscopy was used to observe the morphology, size, and quantity of mitochondria in the peri-hematoma region. Real-time PCR was employed to measure mitochondrial DNA(mtDNA) expression levels. Western blot analysis was conducted to detect the expression of mitochondrial fission proteins p-Drp1(Ser637), p-Drp1(Ser616), mito-Drp1, cyto-Drp1, Fis1, mitochondrial fusion proteins Mfn1, Mfn2, and OPA1, as well as p-p38α in the MAPK/Drp1 pathway. [Results] Compared with the ICH group, the ICH+acupuncture group exhibited significantly improved Bederson neurological scores on the final day of acupuncture(P < 0.000 1). Transmission electron microscopy revealed that mitochondrial morphology was markedly abnormal in the ICH group but improved in the ICH+acupuncture group. The mtDNA expression levels were significantly decreased in the ICH group compared to the sham group(P < 0.000 1) and significantly increased in the ICH + acupuncture group compared to the ICH group(P < 0.000 1). Expression of p-Drp1(Ser637) and cyto-Drp1 was reduced in the ICH group compared to the sham group(P < 0.000 1) but increased in the ICH+acupuncture group compared to the ICH group(P < 0.000 1). Conversely, expression of p-Drp1(Ser616), mito-Drp1, and Fis1 was elevated in the ICH group compared to the sham group(P < 0.000 1) but decreased in the ICH+acupuncture group compared to the ICH group(P < 0.000 1). Expression levels of Mfn1 and Mfn2 were significantly reduced in the ICH group compared to the sham group(P < 0.000 1) and significantly increased in the ICH+acupuncture group compared to the ICH group(P < 0.000 1). Expression levels of OPA1 S/L were elevated in the ICH group compared to the sham group(P < 0.000 1), but decreased in the ICH+acupuncture group compared to the ICH group(P < 0.000 1). [Conclusion] Acupuncture at Baihui through Qubin alleviates neurological damage following ICH by inhibiting abnormal mitochondrial fission, promoting mitochondrial fusion, and maintaining mitochondrial dynamics and genetic integrity.
Key words: intracerebral hemorrhage    acupuncture    mitochondrial fission    mitochondrial fusion    Baihui    Qubin