天麻素對焦慮樣胃高敏感性功能性消化不良模型大鼠腦胃調節因子含量的影響*

景富春 景璇 張軍 王進海 馮 胡浩 孫曉明 鄭建云 尹曉然

(1. 西安交通大學第二附屬醫院消化內科·陜西省胃腸動力疾病研究重點實驗室，陜西 西安 710004；2.延安大學附屬寶雞市人民醫院消化內科，陜西 寶雞 721000；3.石河子大學醫學院臨床醫學專業2018級3班，新疆 石河子 832000；4.西安交通大學醫學部藥理學系，陜西 西安710068；5.西安交通大學醫學部基礎醫學實驗教學中心，陜西 西安 710068；6.西安醫學院第一附屬醫院病理科，陜西 西安 710077)

功能性消化不良(functional dyspepsia, FD)是以胃十二指腸癥狀如上腹脹、上腹痛、早飽及上腹燒灼感等為主而又排除器質性病變的一種臨床綜合癥，胃敏感性增高(gastric hypersensitivity, GHS)是其出現上述癥狀的主要病理生理改變和特征性發病機制之一[1]，也是FD治療效果差且易于復發的重要原因。焦慮是臨床常見的精神心理障礙， 在FD患者中發生率高達40%～90%[2]，其通過影響人體的神經體液調節對FD的發生發展產生重要作用，是GHS形成的關鍵誘因之一。一些神經調節因子如5羥色胺(5-HT)[3]、γ-氨基丁酸(GABA)[4]、腦源性神經營養因子(Brain-derived neurotrophic factor,BDNF)[5]和nesfatin-1[6-7]等同時參與了焦慮抑郁等精神心理活動和胃感受性等內臟感覺的調節，是FD患者腦和胃共有的神經生化調節物質，其在腦、血液和胃組織內的含量變化對伴焦慮癥狀并以GHS為主要病理生理改變的FD患者具有顯著影響。天麻素(gastrodin, Gas)是從中藥天麻中提取的一種有效成分，具有抗焦慮、鎮靜催眠及治療神經衰弱等作用[8]，對腦缺血再灌注損傷大鼠紋狀體內的GABA[9]、損傷后脊髓中的BDNF[10]及慢性輕度應激大鼠腦內5-HT等單胺類神經遞質有調節作用[11]。我們將Gas試用于臨床FD患者，發現其對FD伴隨的焦慮和上腹痛等消化不良癥狀有一定改善作用[12]。然而，Gas是否通過影響腦胃共有的神經生化調節因子產生上述作用尚不清楚。我們前期已利用神經藥理學方法和消化病學造模技術，成功建立了焦慮樣GHS大鼠FD模型[13]，并應用該模型初步觀察了Gas對大鼠焦慮樣行為和胃敏感性的作用[1]。在此基礎上，本研究擬通過觀察天麻素對大鼠海馬、胃壁及血漿中5-HT、GABA、BDNF和nesfatin-1含量變化的影響，探討其調節FD大鼠焦慮癥狀和GHS的機制。

1 材料與方法

1.1 動物及分組 40只1日齡SPF級雄性Sprague-Dawley仔鼠，體質量3～5 g，購自第四軍醫大學實驗動物中心，生產許可證號SCXK(陜)2014-002。隨機分為5組：對照組、模型組、丁螺環酮組、Gas小劑量組和Gas大劑量組，每組8只。母嬰同籠飼養于西安交通大學醫學部機能實驗中心，室溫(24±1)℃，相對濕度(50±20)%，按12:12小時明暗循環，母鼠自由進食和飲水。研究經西安交通大學倫理委員會批準。

1.2 試劑和儀器 碘乙酰胺(iodoacetamide，IA)購自上海麥克林公司，蔗糖購自國藥集團，戊巴比妥鈉購自德國Merck公司，5羥色胺(5-HT)、γ氨基丁酸(GABA)、腦源性神經營養因子(BDNF)和nesfatin-1酶聯免疫吸附試驗試劑盒購自上海閎巨公司。Gas購自昆明制藥集團公司(批號：國藥準字H20013046)，丁螺環酮購自江蘇恩華藥業股份有限公司(批號：國藥準字H19991024)。酶標儀為美國Molecular Devices (VERSAmax)公司生產。

1.3 造模方法和給藥

1.3.1 母嬰分離法[14]對照組母嬰同籠常規飼養。其余各組乳鼠自出生后第2日起，每日與母鼠分離3小時，時間為上午9∶00～12∶00，至第21日結束。所有幼鼠自出生后第22日斷奶，與母鼠完全分離，單籠飼養至生后第8周進入束縛應激試驗。

1.3.2 急性胃應激法[15]接受母嬰分離的乳鼠于出生后第10日起，每日采用含0.1%碘乙酰胺的2%蔗糖溶液灌胃0.2 mL，對照組僅用等容積2%蔗糖溶液灌胃，連續6天。

1.3.3 束縛應激法[16]經母嬰分離和急性胃應激實驗發育而成的大鼠，于出生后第8周接受束縛應激試驗。每只大鼠每日被置于自制的長15 cm、直徑6 cm通風良好的塑料圓筒束縛應激裝置內，持續90 min后放回原籠，連續1周。

1.3.4 給藥 于第8周束縛應激試驗結束后，立即開始腹腔內注射給藥，每天1次，連續7天。其中對照組和模型組分別給予等容積0.9%氯化鈉溶液2.0 mL/kg，Gas小劑量組和大劑量組分別給予Gas 62.5 mg/kg和125 mg/kg，丁螺環酮組給予丁螺環酮 3.125 mg/kg。

1.4 腦、胃相關神經調節因子檢測 第8周束縛應激試驗結束后，每只大鼠適應性飼養1周，然后在戊巴比妥鈉麻醉下，采尾靜脈血1.0 mL，3000 rpm離心15 min后取上清液300 μL，置于-80℃冰箱保存，擇日測定。采血后大鼠被迅速斷頭處死，取腦并分離海馬、取胃體部組織塊，勻漿器制作海馬及胃組織勻漿，3000 rpm低溫離心30 min后取上清液，分別置于-80℃冰箱保存待測。樣品中5-HT、BDNF、GABA和nesfatin-1等的含量測定均采用ELISA法，測定日按照試劑操作說明書進行測定。

2 結果

2.1 天麻素對焦慮樣胃高敏感性FD模型大鼠海馬、胃和血漿中5-HT含量的影響 模型組大鼠海馬、胃和血漿中5-HT的濃度均低于對照組，組間比較差異有統計學意義(P<0.01)；與模型組相比，Gas小劑量組、Gas大劑量組和丁螺環酮組各部位5-HT濃度均明顯增加(P<0.01)，且不同部位間5-HT濃度呈現同步變化趨勢，見圖1。表明天麻素可對模型大鼠不同部位5-HT含量產生影響。

圖1 各組大鼠海馬、血漿和胃組織內5-HT含量

2.2 天麻素對焦慮樣胃高敏感性FD模型大鼠海馬內GABA含量的影響 模型組大鼠海馬內GABA的濃度低于對照組，組間比較差異有統計學意義(P<0.01)；與模型組相比， Gas小劑量組、Gas大劑量組和丁螺環酮組海馬內GABA濃度明顯增加(P<0.01)，見圖2。提示天麻素可通過影響腦內GABA含量產生相應作用。

2.3 天麻素對焦慮樣胃高敏感性FD模型大鼠海馬、胃和血漿中BDNF含量的影響 模型組大鼠海馬、胃和血漿中BDNF的濃度均低于對照組，組間比較差異有統計學意義(P<0.01)；與模型組相比，Gas小劑量組、Gas大劑量組和丁螺環酮組各部位BDNF濃度均明顯增加(P<0.01)，且不同部位間BDNF濃度呈現同步變化趨勢，見圖3。提示天麻素亦可通過影響BDNF發揮調節焦慮樣行為和胃敏感性的作用。

圖2 各組大鼠海馬內GABA含量

圖3 各組大鼠海馬、血漿和胃組織內BDNF含量

2.4 天麻素對焦慮樣胃高敏感性FD模型大鼠海馬、胃和血漿中nesfatin-1含量的影響 模型組大鼠海馬、胃和血漿中nesfatin-1的濃度均高于對照組，組間比較差異有統計學意義(P<0.01)；與模型組相比， Gas小、大劑量組和丁螺環酮組各部位nesfatin-1濃度均明顯下降(P<0.01)，且不同部位間nesfatin-1濃度呈現出同步變化的趨勢；但Gas的作用未表現出明顯量效關系，見圖4。表明海馬、胃和血漿中的nesfatin-1也是天麻素作用靶點之一。

圖4 各組大鼠海馬、血漿和胃組織內nesfatin-1含量

3 討論

Gas是天麻中的一種有效成分，具有抗焦慮、鎮靜催眠及治療神經衰弱等作用[8]，可提高腦缺血再灌注損傷大鼠紋狀體內的GABA[9]、損傷后脊髓中的BDNF[10]及慢性輕度應激大鼠腦內5-HT等神經活性物質的含量[11]，但其是否對焦慮樣胃高敏感FD模型大鼠海馬、胃和血漿中的前述腦胃共有神經調節因子產生影響尚不清楚。本研究通過將Gas用于焦慮樣胃高敏感FD模型大鼠，初步證實了Gas對模型大鼠海馬、胃及血漿中的5-HT、BDNF、GABA和nesfatin-1含量具有調節作用。

腦內5-HT能神經元突觸前膜對5-HT的釋放減少或突觸間隙內5-HT的濃度降低可引起焦慮樣情緒和行為，而抑制突觸前膜對5-HT的再攝取、增加突觸間隙中5-HT的濃度則能使焦慮障礙減輕[5,17]。但尚不清楚海馬及胃黏膜內5-HT受體的具體種類、分布及作用，也不明確腦、胃和血液中5-HT變化是否存在一致性。目前僅知胃腸道主要有5-HT1、5-HT2、5-HT3、5-HT4、5-HT7五種受體亞型，其中5-HT2、5-HT3、5-HT4受體可介導胃腸道平滑肌收縮[3]，5-HT1、5-HT7受體則介導胃腸道平滑肌松弛[18]。本研究發現焦慮樣GHS模型組大鼠海馬、血漿和胃組織內的5-HT水平較對照組明顯降低，且具同步性，提示上述三個部位的5-HT均參與了模型大鼠焦慮及消化不良癥狀的形成。Gas小劑量組、Gas大劑量組和丁螺環酮組大鼠三個部位的5-HT含量則均明顯高于模型組，表明Gas和丁螺環酮均有提高海馬、血漿和胃組織內5-HT含量，從而改善焦慮樣GHS模型大鼠的焦慮行為和FD癥狀的作用。

GABA是一種中樞抑制性遞質，缺乏時人和動物會表現出焦慮、失眠、情緒激動等精神心理反應。焦慮狀態下動物由于海馬內缺乏GABA或GABA受體可致內臟痛閾降低、內臟痛覺及敏感性增加[4]。本研究顯示，在焦慮樣GHS模型大鼠海馬內GABA的含量明顯減少。而Gas小劑量組、Gas大劑量組和丁螺環酮組大鼠海馬內GABA含量則較模型組明顯升高，表明Gas和丁螺環酮均可通過調節海馬內GABA濃度而產生一定的抗焦慮和調節內臟敏感性作用。

BDNF是腦內含量最多的神經營養因子，其不僅與GABA能神經功能的維持有關，而且參與了焦慮的形成。海馬區BDNF表達下降或基因敲除后，動物表現出明顯的焦慮情緒與行為，而向相應腦區注射BDNF則有利于緩解焦慮狀態。有研究[5]還揭示某些部位BDNF的含量變化尚與胃和結腸的敏感性呈正相關關系。本研究發現焦慮樣GHS模型FD大鼠海馬、血清和胃內的BDNF含量同步性減少，與前述研究結果部位不同、結論不完全一致。推測在這一模型大鼠體內BDNF參與了焦慮樣精神心理和行為的調節，但對胃敏感性的調節則不是單一因素，而是受到其他幾種生物活性分子的共同作用。本實驗結果顯示Gas對焦慮樣GHS模型FD大鼠海馬、血清和胃內的BDNF含量均有升高作用，丁螺環酮亦表現出相似的作用，提示Gas可以通過影響BDNF而影響焦慮樣GHS模型大鼠的腦胃生物學行為。

Nesfatin-1是一種肽類激素，具有抑制攝食和誘導焦慮反應的作用[19]。神經性厭食癥伴焦慮患者血漿中的nesfatin-1濃度升高[6]，而腦室內注射nesfatin-1可使胃排空延遲[20]。nesfatin-1尚可影響內臟感覺、增加內臟敏感性[7]。本研究結果顯示焦慮樣GHS模型FD大鼠海馬、血清和胃內的nesfatin-1含量明顯增多，推測其為伴焦慮癥狀GHS的FD患者腦胃軸的重要調節激素之一。與之相比較，Gas組可明顯下調海馬、血漿和胃組織內nesfatin-1的含量，這一作用與丁螺環酮類似，提示Gas本身具有影響中樞和外周相關部位nesfatin-1水平，進而影響實驗動物精神心理和胃敏感性的雙重作用。

4 結論

Gas能明顯增加序貫應激所致焦虛樣胃高敏感FD模型大鼠海馬、血漿和胃組織中的5-HT、BDNF、GABA的含量，減少nesfatin-1的含量。