白藜芦醇通过重塑肠道菌群缓解颞下颌关节炎性痛及其机制研究

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颞下颌关节紊乱综合征(temporomandibular disorders,TMD)是一种能够引起慢性口腔颌面部疼痛的常见疾病,患者发病年龄较年轻,多表现为持久性钝痛,目前尚无有效的防治手段,对患者的生活和学习均产生较大影响。临床数据显示,94%的TMD患者伴有颞下颌关节(temporomandibular joint,TMJ)疼痛症状,TMJ炎症是导致该疼痛的主要原因之一。既往研究表明,TMJ炎症可激活三叉神经脊束核尾侧亚核(spinal trigeminal nucleus caudalis,Sp5C)内小胶质细胞,进而释放大量促炎性细胞因子,调节神经元的突触可塑性并易化疼痛信号的传导。然而,小胶质细胞在TMJ炎性痛中的致痛机制尚不明了。肠道微生物是一种重要的微生物群,已知肠道微生物群可通过调节小胶质细胞的功能来调控神经炎症反应和慢性疼痛,但肠道微生物群在TMJ炎性痛中的作用尚不清楚。白藜芦醇(resveratrol,RSV)是一种天然生物活性的多酚类化合物,具有强大的抗炎镇痛作用,使其成为一种治疗关节炎症和病理性疼痛的潜力药物。最新文献报道:RSV可显著改善肠道菌群失调;并通过抑制Sp5C胶质细胞的激活缓解三叉神经痛。然而,目前关于RSV对完全弗氏佐剂(complete Freund’s adjuvant,CFA)诱导的TMJ炎性痛的影响以及肠道菌群在RSV调控CFA诱导的TMJ炎性痛中的作用关系尚不明确。目的在本研究中首先通过向TMJ关节腔注射CFA来构建小鼠TMJ炎性疼痛模型,进而通过比较RSV和粪便移植(fecal microbiota transplantation,FMT)实验前后模型小鼠Sp5C内炎性指标、肠道菌群以及疼痛反应变化,探究肠道菌群在RSV缓解CFA诱导的TMJ炎性痛中的作用机制,为临床治疗炎性TMD疼痛提供理论依据。第一部分CFA诱导的颞下颌关节炎性痛对小鼠肠道菌群及Sp5C内炎性因子表达的影响方法1.模型构建:分别运用雄性C57 BL/6J野生型(WT)小鼠和TNFαKO小鼠构建TMJ炎性痛模型,采用von Frey纤维丝测定各组小鼠面部机械刺激疼痛阈值。2.神经炎症相关指标检测:采用q RT-PCR及Western blot两种方法分别定量检测Sp5C内肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor alpha,TNFα)m RNA及蛋白表达水平;采用免疫荧光染色法分析Sp5C内TNFα与神经元标志物Neu N、星形胶质细胞标志物GFAP和小胶质细胞标志物Iba1的共表达情况,以及小胶质细胞激活后的形态学改变;通过心脏灌流伊文思蓝染料检测脑干血脑屏障(blood-brain barrier,BBB)通透性变化。3.肠道微生物菌群结构及代谢物检测:采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测小鼠肠道内短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)含量变化;采用荧光定量PCR技术检测小鼠肠道内SCFAs产生菌的数量变化;通过16S r DNA扩增子测序技术检测粪便样品中细菌基因多样性,分析不同组间小鼠肠道菌群结构差异。结果1.CFA可有效诱导小鼠产生TMJ炎性痛。CFA致炎后,WT小鼠左、右两侧三叉神经V3分支所支配面部皮肤区域的机械刺激疼痛阈值均明显降低;TNFαKO小鼠在相同时间点上左、右两侧三叉神经V3分支所支配面部皮肤区域的机械刺激疼痛阈值下降幅值减小。2.CFA可导致Sp5C内炎性因子TNFα表达增多、小胶质细胞大量激活、TNFα与Iba1阳性的小胶质细胞大量共定位表达以及脑干BBB损伤。3.CFA可导致小鼠肠道内微生物丰富度及多样性下降,其中拟杆菌属及毛螺菌科数量显著减少,而受干扰的肠道菌群在给予CFA注射后第12天恢复到基础水平;CFA导致小鼠肠道内SCFAs含量减少。第二部分白藜芦醇对CFA诱导的颞下颌关节炎性痛小鼠肠道菌群及Sp5C内炎性因子表达的影响方法1.构建小鼠TMJ炎性痛模型,1 h后给予腹腔注射RSV(40 mg/kg,80 mg/kg)或DMSO(溶媒对照)溶液,每天一次,连续4天;采用von Frey纤维丝评估RSV对各组小鼠面部机械刺激痛觉敏化的镇痛效果。2.神经炎症相关指标检测:采用q RT-PCR及Western blot两种方法分别定量检测Sp5C内TNFαm RNA及蛋白表达水平;采用免疫荧光染色法分析Sp5C内TNFα与Iba1阳性的小胶质细胞的共表达情况,观察小胶质细胞形态学改变;通过心脏灌流伊文思蓝染料检测脑干BBB通透性变化。3.肠道微生物菌群结构及代谢物检测:采用GC-MS检测给药前后TMJ炎性痛模型小鼠肠道内SCFAs含量变化;采用荧光定量PCR技术检测给药前后TMJ炎性痛模型小鼠肠道内SCFAs产生菌的数量变化。结果1.RSV可有效抑制CFA诱导的TMJ炎性痛。RSV给药不改变对照组小鼠左、右两侧三叉神经V3分支所支配面部皮肤区域的机械刺激疼痛阈值,但可以剂量依懒性地逆转CFA所致的左、右两侧三叉神经V3分支所支配面部皮肤区域的机械刺激疼痛阈值的降低。2.RSV可有效抑制CFA诱导的小鼠Sp5C内炎性因子TNFα表达增多、小胶质细胞激活、TNFα与Iba1阳性的小胶质细胞的共定位表达以及脑干BBB通透性增强。3.RSV可有效逆转CFA诱导的小鼠肠道内拟杆菌属和毛螺菌科数量的减少,并显著逆转CFA诱导的小鼠肠道内SCFAs含量的减少。第三部分粪菌移植显著缓解CFA诱导的颞下颌关节炎性痛痛方法1.粪菌移植(FMT):收集CFA+DMSO和CFA+RSV(40 mg/kg)两组实验小鼠新鲜粪便,于造模后1 h行FMT(分别为FMT1和FMT2),每天一次,连续4天;采用von Frey纤维丝评估FMT对TMJ炎性痛模型小鼠面部机械刺激痛觉敏化的镇痛效果。2.肠道微生物菌群结构及代谢物检测:采用GC-MS检测粪菌移植前后TMJ炎性痛模型小鼠肠道内SCFAs含量变化;采用荧光定量PCR技术检测粪菌移植前后TMJ炎性痛模型小鼠肠道内SCFAs产生菌的数量变化。3.神经炎症相关指标检测:利用Western blot定量检测Sp5C内TNFα蛋白水平表达情况;利用免疫荧光染色法分析Sp5C内TNFα与Iba1阳性的小胶质细胞的共表达情况;通过心脏灌流伊文思蓝染料检测脑干BBB通透性变化。结果1.RSV处理小鼠粪菌移植抑制CFA诱导的TMJ炎性痛。FMT2缓解了CFA所致的小鼠同侧三叉神经V3分支所支配面部皮肤区域的机械刺激疼痛阈值的降低,而对对侧三叉神经V3分支所支配面部皮肤区域的机械刺激疼痛阈值无影响;FMT1与灌胃PBS小鼠同侧和对侧三叉神经V3分支所支配面部皮肤区域的机械刺激敏感性均无显著差异。2.RSV处理小鼠粪菌移植逆转了CFA所致的小鼠肠道内拟杆菌属和毛螺菌科数量的减少,并显著逆转CFA所致的小鼠肠道内SCFAs含量的减少。3.RSV处理小鼠粪菌移植抑制CFA所致的小鼠Sp5C内炎性因子TNFα表达增多、小胶质细胞激活、TNFα与Iba1阳性的小胶质细胞的共定位表达以及脑干BBB通透性增强。结论1.CFA诱导的TMJ炎性痛可致肠道菌群紊乱;2.RSV可有效缓解TMJ炎性痛和改善肠道菌群失调;3.肠道菌群的恢复是RSV产生镇痛效应的重要原因。
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