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摘要 目的:推拿(扌衮)法对骨骼肌细胞内钙离子浓度、细胞凋亡率的影响。方法:采用细胞培养技术,培养大鼠四肢骨骼肌细胞,建立骨骼肌细胞损伤模型,将正常细胞和损伤细胞分别分为对照组、推拿组、推拿+维拉帕米组及损伤细胞学员推拿组,分别对各组细胞内Ca2+浓度和细胞凋亡程度进行检测。结果:损伤细胞内游离Ca2+浓度显著增高,细胞凋亡程度明显改善,但加入钙离子拮抗剂维拉帕米后,各项指标的改变均受到显著的抑制。结论:推拿(扌衮)法对细胞内Ca2+浓度和细胞凋亡率有影响作用。
关键词 推拿 (扌衮)法 舒筋 骨骼肌细胞 Ca2+ 凋亡
推拿法的功效已被无数临床实践所证实,但迄今为止推拿(扌衮)法影响细胞的机制尚不甚清楚。本研究采用细胞培养技术,建立骨骼肌细胞损伤模型,将骨骼肌细胞放入压力换能器液压耦合系统中,培养液中分别加入/不加Ca2+拮抗剂维拉帕米,给予最佳动力学参数(扌衮)法推拿,采用细胞生物学及分子生物学技术检测骨骼肌细胞胞浆Ca2+浓度、及细胞凋亡率,以期证明推拿(扌衮)法是通过恢复Ca2+稳态,改善细胞凋亡等途径,从而引发舒筋生物学效应,阐释推拿(扌衮)法从机械信号到电生理及化学信号的转导途径,探索手法刺激在体内的传导规律,为推拿疗法的作用机制提供理论依据和重要的实践资料。
1材料与方法
1,1主要仪器设备 流式细胞仪(美国BectonDickinson公司)、Ⅱ型推拿(扌衮)法测试仪(上海市中医药研究院推拿研究所研制)、超净工作台(中国苏州净化设备公司)、CO2孵箱(美国Thermo公司)、倒置显微镜(日本Nikno公司)、37℃恒温水浴箱(美国Thermo公司)、37℃恒温水浴锅(美国Thermo公司)、台式离心机(美国Thermo公司)。
1,2主要材料和试剂 细胞培养所需的试剂:大鼠骨骼肌细胞株(中国上海生命科学研究院细胞库,代号:L6)、DMEM完全培养基(每升青霉素100u,pH-7.4,美国Hyclone公司)、胰蛋白酶(Trypsin,1:250,美国Amresco公司)、盐酸维拉帕米注射液(中国上海禾丰制药有限公司)、二甲基亚砜(DMSO,美国Amresco公司)、Fluo 3-AM(DOJINDO日本株式会社同仁化学研究所)、Pluronic F-127(DOJINDO日本株式会社同仁化学研究所)、HEPES buffer saline(美国Sigma公司)、钙特异性络合剂(EGTA、美国Sigma公司)、凯基Annexin V-FITC细胞凋亡检测试剂盒凯基生物科技发展有限公司、0.25%胰蛋白酶(不含EDTA、上海医药工业研究院研制)。
1,3研究方法
1,3,1大鼠骨骼肌细胞培养及细胞损伤模型的建立:骨骼肌细胞传代培养:将骨骼肌细胞株放入37℃恒温CO2孵箱孵育,培养24小时后倒置显微镜下观察细胞无污染,细胞满度已达到80%,然后按照文献进行传代培养。骨骼肌细胞损伤模型参考文献方法建立。
1,3,2细胞分组及处理:细胞分为损伤细胞和正常细胞。损伤细胞进行损伤造模后,分为对照组、推拿组、推拿+维拉帕米(ver)组和学员推拿组;正常细胞培养时间同损伤造模组,分为对照组、推拿组、推拿+维拉帕米组(ver)。每个组含有12个样本。推拿时将骨骼肌细胞放人自制手法模拟细胞培养管内,同时用Ⅱ型推拿(扌衮)法测定仪同步采集手法参数,以控制(扌衮)法操作质量。
(1)对照组:细胞不做任何处理,但细胞标本制备程序、时间同其他各组;
(2)推拿组:由从事推拿操作10年以上的医师施加手法操作。当培养管内骨骼肌细胞满足实验条件时,关闭培养管两端阀门,放置在厚约4cm,与肌肉弹性系数相同的弹性材料中间,在Ⅱ型推拿(扌衮)法测定仪的测力平台上,施以舒筋效应最佳动力学参数的(扌衮)法推拿,(扌衮)法的动力学参数为力量4kg、操作时间10min、频率120次/分。
(3)推拿+Ver组:由从事推拿操作10年以上的医师施加手法操作。实施(扌衮)法操作前,先将稀释100倍的维拉帕米(Ver,5mg/2ml)加入培养管内,使管内Ver终浓度为10-5mol/L。然后实施(扌衮)法操作,方法同推拿组。
(4)损伤细胞学员推拿组处理:细胞先进行损伤处理,损伤处理方法同损伤组,推拿时由初学推拿的学生进行推拿操作,同时用Ⅱ型推拿(扌衮)法测定仪同步采集手法参数。
1,3,3Ca2+开究方法及指标测定:
(1)Fluo 3-AM荧光探针标记:各组细胞在损伤、推拿处理后用Fluo 3-AM标记,然后用流式细胞仪检测。
(2)骨骼肌细胞[Ca2+]i测定:取负载Fluo 3-AM的大鼠骨骼肌细胞悬液0.5ml,加入3ml聚乙烯试管中,用CellQuest软件获取和分析数据,激发波长为528nm,测定时,用侧向角(ssc)-F1(Fluo 3-AM)散点图识别骨骼肌细胞,见图1,用F1直方图测定平均荧光强度。每个样本获取一万个骨骼肌细胞。用Crykiewicz G的等比值法公式计算出骨骼肌细胞内[Ca2+]i=Kdx(F-Fmin)/(Fmax-F)。式中Kd是结合Fluo 3-AM的解离常数,为540nmol/L。F为各样本荧光强度测定值。Fmin和Fmax分别是最小荧光强度和最大荧光强度测定值,见图2、3。
1,3,4细胞凋亡率研究方法及指标测定:
(1)细胞经损伤、推拿处理后,2000rpm离心5min,加入DMEM培养液重悬细胞,放入室温保存待测。
(2)配制Annexin V-FITC细胞凋亡检测工作液后混匀,室温、避光、反应15min,然后立即应用流式细胞仪对样本进行检测。
1,4统计分析用SPSS13.0统计软件,选择One-Way ANOVA程序,进行各组均数间的比较,统计结果用-X-+SE表示。
2结果
2,1推拿(扌衮)法对骨骼肌细胞内[Ca2+]i的影响,见表1、图10。
结果显示,损伤细胞对照组与正常细胞对照组比较[Ca2+]i显著增高,也明显高于损伤细胞推拿组;而损伤细胞推拿+Ver组[ca2+]i显著高于损伤细胞推拿组,与损伤细胞对照组没有显著差异;学员推拿组和损伤细胞推拿组[ca2+]i均显著低于损伤细胞对照组。
2,2推拿(扌衮)法对骨骼肌细胞凋亡率的影响,见表2、图11。
结果显示,推拿对正常细胞的凋亡程度没有显著影响。损伤细胞对照组凋亡程度显著高于正常细胞对照组,且显著高于损伤细胞推拿组;损伤细胞推拿+Ver组凋亡程度显著高于损伤细胞推拿组,且较损伤细胞对照组无显著差异;学员推拿组凋亡程度明显低于损伤细胞对照组,但显著高于损伤细胞推拿组。
3分析与讨论
近年来国内外的研究证实,机械刺激能够激活细胞内的多条信号转导通路,这些通路与化学刺激引起的信号通路并无两样。目前已经证实,Ca2+通道已被认为是细胞膜上的一种机械刺激“受体”。它是启动机械刺激、激活信号转导通路的关键因素之一。 对于骨骼肌细胞来说,Ca2+对其收缩功能是必需的,但骨骼肌细胞内钙超载(Calcium overload)却是引起骨骼肌细胞发生各种病理状态的主要原因,在肌紧张病理机制中起主要作用。机械力刺激通过恢复钙离子稳态,帮助改善受损的细胞膜,改善了细胞内物质的代谢,这也是推拿(扌衮)法舒筋效应机制所在。
细胞凋亡是肌肉产生损伤和张力增高的重要原因,进一步可引起相关组织的损伤,导致疾病的发生。实验证实肌细胞Ca2+浓度、SOD/MDA比值变化是决定肌细胞凋亡或坏死的关键,细胞凋亡率的变化是检测肌肉损伤和疲劳深度的有效指标,可表明机能状态的好坏。
本实验结果发现,骨骼肌损伤后细胞凋亡率与钙离子浓度水平成比例升高,说明细胞内钙超载可以激活凋亡途径。推拿(扌衮)法能够有效的恢复钙离子稳态,这也就不难解释推拿能够改善细胞凋亡程度的机理。细胞处于低钙离子环境,可抑制或延迟细胞凋亡的发生。药理学方法研究证实,通过Ca2+载体或抑制内质网上Ca2+-ATP酶提高细胞内Ca2+浓度均可引起凋亡,而钙离子拮抗剂能够拮抗Ca2+诱导的细胞凋亡作用。本研究中在加入钙离子拮抗剂Ver后,推拿对损伤细胞凋亡率改善没有明显变化,推拿(扌衮)法舒筋效应明显被阻断,证实了钙离子信号转导作用确实与细胞凋亡有着密切的关系。
Ca2+是肌肉收缩的启动因子,肌细胞内Ca2+增加,使肌纤维收缩丧失控制,引起肌肉受缩相对增强,肌张力增高,运动能力下降。本实验结果显示,损伤细胞对照组凋亡程度显著高于正常细胞对照组(P
推拿(扌衮)法通过调节细胞内高钙水平,恢复细胞内钙离子稳态,减少细胞凋亡,改善细胞机能状态。