电针通过调节大鼠脊髓背角CXCL1/CXCR2信号轴缓解炎性痛

《Frontiers in Molecular Neuroscience》：Electroacupuncture alleviates inflammatory pain by modulating the CXCL1/CXCR2 signaling axis in the spinal cord dorsal horn of rats

　　

目的：阐明脊髓背角（Spinal Cord Dorsal Horn, SCDH）内C-X-C基序趋化因子配体1（C-X-C motif chemokine ligand 1, CXCL1）-C-X-C基序趋化因子受体2（C-X-C Motif Chemokine Receptor 2, CXCR2）信号轴在介导电针（Electroacupuncture, EA）镇痛效应中的作用。 主要方法：通过向Wistar大鼠右足注射0.1 ml完全弗氏佐剂（Complete Freund’s Adjuvant, CFA）建立炎性痛模型。随后每天于足三里和昆仑穴施加电针治疗，持续7天，采用2/100 Hz波型，电流从0.5 mA逐渐增加至1.5 mA。测量痛阈，确认有效镇痛后，通过酶联免疫吸附试验（ELISA）检测脊髓背角CXCL1含量，蛋白质印迹法（Western blotting）检测CXCR2表达，聚合酶链反应（PCR）检测基因表达。采用鞘内置管给予重组CXCL1蛋白或CXCR2拮抗剂SB225002，研究其对电针镇痛效果的影响。 关键发现：(1) 电针对经历炎性痛的大鼠表现出显著镇痛作用，明显提高患侧足底的热痛阈和机械痛阈。(2) 酶联免疫吸附试验和蛋白质印迹分析结果显示，电针显著下调炎性痛大鼠脊髓背角中CXCL1和CXCR2的蛋白水平，并降低血清中炎性细胞因子IL-1β的表达水平。(3) PCR结果表明，电针显著降低脊髓背角中CXCL1和CXCR2的mRNA水平，凸显其基因调控效应。(4) 后续使用重组CXCL1蛋白预处理可抵消电针的镇痛效果。相反，鞘内注射CXCR2拮抗剂SB225002可模拟这些效应，并导致血清IL-1β水平显著降低。(5) 最后，给予重组CXCL1和CXCR2拮抗剂证实了CXCL1和CXCR2是电针镇痛效应的关键调控靶点。上调CXCL1会减弱这些效应，而拮抗CXCR2则会增强这些效应。 意义：电针通过靶向脊髓背角中的CXCL1-CXCR2信号轴，降低CXCL1、CXCR2和血清IL-1β水平，从而减轻大鼠慢性炎性痛，使其成为一个潜在的治疗靶点。

一、研究背景与问题提出

慢性疼痛影响着全球高达半数的人口，其中慢性炎性痛给个体和社会带来沉重负担。目前的疼痛管理手段，如阿片类药物和非甾体抗炎药（NSAIDs），虽有一定疗效，但分别存在便秘、呼吸抑制、成瘾、胃肠道出血及心血管风险等严重副作用。因此，迫切需要开发副作用更少的新型镇痛方法或非药物治疗手段。电针（Electroacupuncture, EA）作为一种源于亚洲、拥有三千多年历史的非药物疗法，因其镇痛效果确切、副作用小且成本低廉而在全球日益普及。然而，其发挥镇痛作用的分子机制尚未完全阐明。已有研究表明，在炎症过程中，胶质细胞释放的趋化因子如C-X-C基序趋化因子配体1（CXCL1）及其主要受体C-X-C基序趋化因子受体2（CXCR2）构成的信号轴，在促进伤害感受器和中枢敏化中扮演重要角色。既往研究也发现，电针在缓解炎性痛的同时会升高血液中的CXCL1蛋白水平，但脊髓背角（SCDH）内的CXCL1-CXCR2信号轴如何参与电针的镇痛效应，其具体机制尚不明确。为此，本研究旨在探索SCDH中CXCL1/CXCR2信号通路在电针诱导镇痛中的作用，为电针缓解炎性痛提供更多科学依据。

二、主要技术方法

1. 1.
   动物模型建立：选用成年SPF级Wistar雄性大鼠，通过向右足跖面皮内注射0.1 ml完全弗氏佐剂（CFA）建立炎性痛模型，对照组注射等量生理盐水。
2. 2.
   行为学检测：采用von Frey纤维丝测定机械性痛阈（PWT），运用Hargreaves热辐射法测定热痛阈（PWL），评估电针的镇痛效果。
3. 3.
   电针干预：由持证针灸师参照标准，每日于双侧足三里（ST36）和昆仑（BL60）穴位进行电针治疗，参数设置为2/100 Hz疏密波，电流强度从0.5 mA递增至1.5 mA，每次持续30分钟，连续治疗7天。
4. 4.
   分子生物学检测：通过酶联免疫吸附试验（ELISA）检测脊髓背角组织CXCL1及血清IL-1β蛋白水平；采用蛋白质印迹法（Western blotting）检测脊髓背角CXCR2蛋白表达；运用实时定量聚合酶链反应（qRT-PCR）检测Cxcl1和Cxcr2的mRNA水平。
5. 5.
   药物干预：通过鞘内置管术，在电针前30分钟分别注射重组CXCL1蛋白或CXCR2特异性拮抗剂SB225002，以验证该信号轴在电针镇痛中的作用。

三、主要研究结果

3.1 电针干预可改善完全弗氏佐剂诱导的炎性痛大鼠的机械性和热痛觉超敏

研究发现，与模型组相比，电针组大鼠的机械痛阈（PWT）从治疗后第1天起即显著提高，热痛阈（PWL）在第1天也有显著提升，并在第3至第7天效果更为明显，表明电针具有显著的镇痛特性，能有效改善炎性痛大鼠的热痛觉过敏。

3.2 电针降低炎性痛大鼠脊髓背角中CXCL1和CXCR2蛋白的表达

ELISA和Western blot结果显示，炎性痛模型组大鼠脊髓背角中CXCL1和CXCR2蛋白水平显著高于对照组。经过7天的电针治疗后，这两种蛋白的异常高表达被显著逆转，表明电针能够抑制CXCL1-CXCR2信号通路在蛋白水平的激活。

3.3 电针降低炎性痛大鼠脊髓背角中CXCL1和CXCR2的mRNA水平

qRT-PCR结果表明，与假模组相比，模型组大鼠脊髓背角中Cxcl1和Cxcr2的mRNA表达均显著上调。为期7天的电针干预有效地逆转了这一上调趋势，使二者的mRNA水平显著降低，证实电针在基因转录层面也具有调控作用。进一步的Pearson相关性分析显示，电针镇痛幅度与大鼠个体脊髓CXCL1和CXCR2蛋白水平呈显著负相关。

3.4 电针可降低炎性痛大鼠血清中IL-1β的水平

ELISA检测显示，CFA诱导的炎性痛使大鼠血清中促炎细胞因子白细胞介素-1β（IL-1β）水平显著升高。经过7天电针治疗后，电针组大鼠血清IL-1β水平较模型组显著下降，提示电针能有效降低全身性的炎症反应。

3.5 鞘内注射重组CXCL1可逆转电针的抗伤害效应，且呈时间依赖性和剂量依赖性，但对血清IL-1β无影响

通过鞘内注射外源性重组CXCL1蛋白来人为提高脊髓背角CXCL1浓度。结果显示，无论是低剂量还是高剂量重组CXCL1，均在给药后显著降低了电针所提高的机械痛阈，且这种逆转效应呈现时间依赖性和剂量依赖性。同时，鞘内注射CXCL1对各组大鼠血清IL-1β水平无显著影响，提示CXCL1主要通过调节脊髓局部信号通路来削弱电针镇痛效应。

3.6 拮抗CXCR2受体可提高炎性痛大鼠的机械痛阈，类似于电针的镇痛效果，并能降低血清IL-1β含量

使用选择性CXCR2拮抗剂SB225002进行鞘内注射。结果发现，SB225002能显著提高炎性痛大鼠的机械痛阈（PWT）和热痛阈（PWL），其镇痛效果与电针组相当，且呈剂量依赖性。此外，高剂量SB225002组大鼠的血清IL-1β水平也显著降低。这表明阻断CXCR2受体可以模拟电针的镇痛效应，进一步证实CXCL1-CXCR2信号轴是电针发挥抗伤害作用的关键通路。

四、讨论与结论

本研究的讨论部分指出，电针的镇痛机制涉及外周和中枢多个层面。在外周，电针可通过改变穴位局部微环境、促进内源性镇痛物质释放、调节离子通道活性以及调控巨噬细胞分泌介质等方式发挥作用。在中枢，电针则通过调节疼痛相关脑区、神经环路和神经炎症来实现镇痛。先前研究已证实CXCL1/CXCR2信号轴在脊髓中促进病理性疼痛，其通过促进ERK1/2磷酸化、上调环氧合酶-2（COX-2）表达、增强NMDA受体依赖性突触电流等途径放大疼痛信号。本研究在此基础上，首次系统地验证了该信号轴是电针缓解炎性痛的关键下游效应通路。研究还解释了为何鞘内注射CXCL1不影响血清IL-1β水平，这是因为血-脊髓屏障（BSCB）的存在阻止了大分子多肽CXCL1进入体循环，而血清IL-1β主要源自外周炎症部位的巨噬细胞。此外，与系统性CXCR2阻断可能带来的免疫抑制副作用相比，电针作为一种多靶点的非药物干预手段，不仅能抑制脊髓趋化因子，还能规避此类风险，体现了其独特的整体调节优势。

研究结论翻译：

本研究阐明，电针通过下调脊髓背角（SCDH）中CXCL1和CXCR2的表达并降低血清IL-1β水平，有效缓解了大鼠的炎性痛。电针的镇痛效应可被重组CXCL1蛋白预处理所逆转，而鞘内注射CXCR2拮抗剂SB225002则可模拟电针的抗伤害效应并显著降低血清IL-1β水平。因此，本研究的证据共同支持了脊髓背角中的CXCL1/CXCR2信号轴作为电针介导镇痛效应的重要下游效应通路的观点。此外，本研究为电针镇痛提供了补充的机制性证据。