Peripheral neural mechanism of visceral pain and acupoint sensitization in 2，4，6-trinitrobenzene sulfonic acid-induced colitis model mice

GAO Xin-yan; ZHANG Nan; LIU Kun; XI Han-qing; LIU Yun; HE Xun; HAN Shu; ZHU Bing

doi:10.13702/j.1000-0607.20221141

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Peripheral neural mechanism of visceral pain and acupoint sensitization in 2，4，6-trinitrobenzene sulfonic acid-induced colitis model mice

更新时间：2023-12-25

- Peripheral neural mechanism of visceral pain and acupoint sensitization in 2，4，6-trinitrobenzene sulfonic acid-induced colitis model mice
- Acupuncture Research Vol. 48, Issue 12, Pages: 1183-1192(2023)
- 作者机构：
  
  1.中国中医科学院针灸研究所，北京 100700
  2.北京航空航天大学医学科学与工程学院，北京 100191
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13702/j.1000-0607.20221141
  CLC： R245-3
- Received：10 October 2022，
  
  Revised：08 December 2022，
  
  Published：25 December 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
高昕妍,张楠,刘坤等.结肠炎模型小鼠内脏痛及穴位敏化的外周神经机制探讨[J].针刺研究,2023,48(12):1183-1192.

GAO Xin-yan,ZHANG Nan,LIU Kun,et al.Peripheral neural mechanism of visceral pain and acupoint sensitization in 2，4，6-trinitrobenzene sulfonic acid-induced colitis model mice[J].Acupuncture Research,2023,48(12):1183-1192.
高昕妍,张楠,刘坤等.结肠炎模型小鼠内脏痛及穴位敏化的外周神经机制探讨[J].针刺研究,2023,48(12):1183-1192. DOI： 10.13702/j.1000-0607.20221141.

GAO Xin-yan,ZHANG Nan,LIU Kun,et al.Peripheral neural mechanism of visceral pain and acupoint sensitization in 2，4，6-trinitrobenzene sulfonic acid-induced colitis model mice[J].Acupuncture Research,2023,48(12):1183-1192. DOI： 10.13702/j.1000-0607.20221141.

摘要

目的

从背根节（DRG）神经元水平说明内脏病变与相应体表穴位敏化产生的神经生物学机制。

方法

皮肤伊文思蓝（EB）外渗实验：BALB/c小鼠随机分为对照组和结肠炎组，每组4只。2，4，6-三硝基苯磺酸直结肠灌注7 d制备结肠炎模型。采用尾静脉注射EB检测体表神经源性炎性反应，观察渗出点的位置及面积。痛行为实验：C57BL/6J小鼠随机分为对照组和结肠炎组，每组8只，造模方法同上，观察下背部和足部Von Frey丝机械刺激诱发的回避或缩足反应次数。小鼠在体DRG钙成像实验：

Pirt

-GCaMP6s转基因小鼠随机分为对照组和结肠炎组，每组12只，造模方法同上，暴露腰（L）6或L4 DRG，在共聚焦荧光显微镜下观察神经元对直结肠扩张刺激（CRD）、下背部或后爪机械刺激的反应。

结果

与对照组比较，结肠炎组小鼠下背部及后爪神经源性炎性EB渗出较多（

0.05）；同时结肠炎组小鼠下背部、后爪对机械刺激的回避或缩足反应次数增加（

0.01，

0.05）；CRD 60 mm Hg诱发内脏痛引起的L6 DRG神经元激活数量占总数的百分比均较对照组显著增加（

0.01），其中中型神经元数量增加更为明显（

0.01）。与对照组相比，结肠炎组小鼠L6 DRG神经元对下背部毛刷刺激反应荧光强度增加（

0.001），不同直径神经元的荧光强度均增强（

0.01，

0.001，

0.05）。于小鼠后爪施加毛刷、钳夹压力刺激，均引起与结肠不同水平的L4 DRG神经元反应总体数量百分比较对照组显著增加（

0.01，

0.05）。

结论

结肠炎可以引起同节段和近节段体表穴位敏化，同时DRG神经元激活数量和反应性增加。其中与直结肠同水平的L6 DRG神经元表现为神经元激活数量百分比和钙荧光信号强度增加，而与内脏邻近水平的L4 DRG神经元表现为激活数量百分比增加，提示可能存在不同的外周神经元敏化机制。

Abstract

Objective

To explore the neural mechanism of visceral pain and related somatic （acupoints） sensitization by using

in vivo

calcium imaging of dorsal root ganglia （DRG） neurons.

Methods

Eight BALB/c mice were randomly divided into control and model groups， with 4 mice in each group. The colitis model was induced by colorectal perfusion of 2，4，6-trinitrobenzene sulfonic acid （TNBS） once daily for 7 days. Mice of the control group received colorectal perfusion of normal saline once daily for 7 days. The location and area of the somatic neurogenic inflammation （cutaneous exudation of Evans blue ［EB］） of the 2 groups of mice were observed after intravenous injection of EB. For pain behavioral tests， sixteen C57BL/6J mice were randomly divided into control and model groups， with 8 mice in each group， and a Von Frey filament was used to stimulate the referred somatic reactive regions in colitis mice， and the number of avoidance and paw withdraw reaction within 10 tests was recorded. For

in vivo

DRG calcium imaging tests， 24

Pirt

-GCaMP6s transgenic mice were randomly and equally divided into control group and colitis model group. The responses of the neurons in L6 or L4 DRG to colorectal distension （CRD）， lower back brushing， or mechanical stimulation at the hindpaw were observed using confocal fluorescence microscope.

Results

Compared with the control group， the area of EB exudation spot in the hindpaw and lower back regions was increased in the colitis model group （

0.05）， and the avoidance or paw withdraw numbers induced by Von Frey stimulation at the lower back and hindpaw were increased （

0.01，

0.05）， indicating that colitis induced regional skin （acupoints） sensitization in the lower back and hindpaw regions. Compared with the control group， the percentage of L6 DRG neurons activated by 60 mm Hg CRD in the colitis model mice were apparently increased （

0.01）， the activated neurons mainly involved the medium-sized DRG neurons （

0.01）. In

Pirt

-GCaMP6s transgenic mice， following brushing the skin of the receptive field （lower back） of L6 DRG neurons， the fluorescence intensity of the brushing-activated DRG neurons and small， medium and large-sized neurons were significantly higher in the colitis model group than those in the control group （

0.001，

0.01，

0.05）. After brushing and clamping the skin of the right hindpaw （receptive field of L4 DRG neurons）， the percentages of the activated L4 DRG neurons were obviously higher in the colitis model group than those in the control group （

0.01，

0.05）， while there were no significant changes in the proportion of small， medium and large-sized neurons between the control and colitis model groups.

Conclusion

Colitis may lead to body surface sensitization at the same and adjacent neuro-segments as well as to an increase of the number and activity of the responsive lumbar DRG neurons， among which the L6 DRG neurons at the same neuro-segment as the rectum colon showed an increase in the number of responders and intensity of calcium fluorescence signal while L4 DRG neurons at the level adjacent to the rectum colon showed an increase in the number of responders， suggesting that there may be different mechanisms of peripheral neural sensitization.

关键词

Keywords

references

朱兵 . 论穴位与穴位特异性［J］. 中国针灸， 2021 ， 41 （ 9 ）： 943 - 950 .

ZHU B . On the acupoint and its specificity （in Chinese）［J］. Chinese Acupuncture & Moxibustion ， 2021 ， 41 （ 9 ）： 943 - 950 .

朱兵 . 经脉循行与身体分节的对应［J］. 针刺研究， 2021 ， 46 （ 10 ）： 815 - 820 .

ZHU B . Correspondence between meridian circuit and somato-segment arrangement （in Chinese）［J］. Acupuncture Research ， 2021 ， 46 （ 10 ）： 815 - 820 .

王健，付勇，王渊，等 . 肺系疾病和穴位敏化的关系［J］. 中华中医药杂志， 2020 ， 35 （ 12 ）： 6029 - 6032 .

WANG J ， FU Y ， WANG Y ， et al . Correlation between pain region and sensitized acupoints in patients with lung diseases （in Chinese）［J］. China Journal of Traditional Chinese Medicine and Pharmacy ， 2020 ， 35 （ 12 ）： 6029 - 6032 .

秦庆广，付勇，施静，等 . 肌筋膜激痛点是穴位敏化的一种型式［J］. 针刺研究， 2020 ， 45 （ 1 ）： 57 - 61 .

QIN Q G ， FU Y ， SHI J ， et al . Myofascial trigger point： an indicator of acupoint sensitization （in Chinese）［J］. Acupuncture Research ， 2020 ， 45 （ 1 ）： 57 - 61 .

王渊，王健，章薇，等 . 食管、胃十二指肠疾病牵涉痛与穴位敏化的研究［J］. 上海针灸杂志， 2020 ， 39 （ 4 ）： 501 - 507 .

WANG Y ， WANG J ， ZHANG W ， et al . Study on referred pain and acupoint sensitization in esophageal and gastroduodenal diseases （in Chinese）［J］. Shanghai Journal of Acupuncture and Moxibustion ， 2020 ， 39 （ 4 ）： 501 - 507 .

章薇，赵吉平，徐斌，等 . 睾丸及附睾炎性病变体表牵涉痛与穴位敏化形成的联系［J］. 针灸临床杂志， 2020 ， 36 （ 1 ）： 1 - 4， 95 .

ZHANG W ， ZHAO J P ， XU B ， et al . Correlation between referred pain and acupoint sensitization of body surface in diseases of orchitis and epididymis （in Chinese）［J］. Journal of Clinical Acupuncture and Moxibustion ， 2020 ， 36 （ 1 ）： 1 - 4， 95 .

吴强，章薇，施静，等 . 妇科相关疾病牵涉痛与穴位敏化的关系［J］. 中医杂志， 2019 ， 60 （ 23 ）： 2001 - 2007 .

WU Q ， ZHANG W ， SHI J ， et al . Correlation between referred pain region and acupoints sensitization in gynecological diseases （in Chinese）［J］. Journal of Traditional Chinese Medicine ， 2019 ， 60 （ 23 ）： 2001 - 2007 .

崔翔，章薇，孙建华，等 . 肠道疾病相关的牵涉痛规律与穴位敏化的关系［J］. 中国针灸， 2019 ， 39 （ 11 ）： 1193 - 1198 .

CUI X ， ZHANG W ， SUN J H ， et al . Correlation between referred pain distribution and acupoint sensitization in patients with intestinal diseases （in Chinese）［J］. Chinese Acupuncture & Moxibustion ， 2019 ， 39 （ 11 ）： 1193 - 1198 .

陈日新，康明非 . 腧穴热敏化的临床应用［J］. 中国针灸， 2007 ， 27 （ 3 ）： 199 - 202 .

CHEN R X ， KANG M F . Clinical application of acupoint heat-sensitization （in Chinese）［J］. Chinese Acupuncture & Moxibustion ， 2007 ， 27 （ 3 ）： 199 - 202 .

DORSHER P T . Can classical acupuncture points and trigger points be compared in the treatment of pain disorders？ Birch’s analysis revisited ［J］. J Altern Complement Med ， 2008 ， 14 （ 4 ）： 353 - 359 .

刘伟哲 . 慢性浅表性胃炎体表相关痛敏穴位研究［D］. 北京：中国中医科学院， 2011 .

LIU W Z . Research of the relevant sensitized acupoints on the body surface in chronic superifical gastritis （in Chinese）［D］. Beijing ： China Academy of Chinese Medical Sciences ， 2011 .

喻晓春，朱兵，高俊虹，等 . 穴位动态过程的科学基础［J］. 中医杂志， 2007 ， 48 （ 11 ）： 971 - 973 .

YU X C ， ZHU B ， GAO J H ， et al . Scientific basis of dynamic process of acupoints （in Chinese）［J］. Journal of Traditional Chinese Medicine ， 2007 ， 48 （ 11 ）： 971 - 973 .

朱兵 . 穴位可塑性：穴位本态的重要特征［J］. 中国针灸， 2015 ， 35 （ 11 ）： 1203 - 1208 .

ZHU B . The plasticity of acupoint （in Chinese）［J］. Chinese Acupuncture & Moxibustion ， 2015 ， 35 （ 11 ）： 1203 - 1208 .

LAMB K ， ZHONG F ， GEBHART G F ， et al . Experimental colitis in mice and sensitization of converging visceral and somatic afferent pathways ［J］. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol ， 2006 ， 290 （ 3 ）： G451 - G457 .

朱兵 . 穴位敏化现象及其生物学意义［J］. 中国针灸， 2019 ， 39 （ 2 ）： 115 - 121 .

ZHU B . The sensitization phenomenon of acupoint and biological significances （in Chinese）［J］. Chinese Acupuncture & Moxibustion ， 2019 ， 39 （ 2 ）： 115 - 121 .

SPENCER N J ， HIBBERD T J ， LAGERSTRÖM M ， et al . Visceral pain - novel approaches for optogenetic control of spinal afferents ［J］. Brain Res ， 2018 ， 1693 （ Pt B ）： 159 - 164 .

KYLOH M ， NICHOLAS S ， ZAGORODNYUK V P ， et al . Identification of the visceral pain pathway activated by noxious colorectal distension in mice ［J］. Front Neurosci ， 2011 ， 5 ： 16 .

GAO X Y ， HAN S ， HUANG Q ， et al . Calcium imaging in population of dorsal root ganglion neurons unravels novel mechanisms of visceral pain sensitization and referred somatic hypersensitivity ［J］. Pain ， 2021 ， 162 （ 4 ）： 1068 - 1081 .

KIM Y S ， ANDERSON M ， PARK K ， et al . Coupled activation of primary sensory neurons contributes to chronic pain ［J］. Neuron ， 2016 ， 91 （ 5 ）： 1085 - 1096 .

RUDICK C N ， BRYCE P J ， GUICHELAAR L A ， et al . Mast cell-derived histamine mediates cystitis pain ［J］. PLoS One ， 2008 ， 3 （ 5 ）： e2096 .

NI S F ， LING Z M ， WANG X ， et al . Sensory innervation in porous endplates by Netrin-1 from osteoclasts mediates PGE2-induced spinal hypersensitivity in mice ［J］. Nat Commun ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 5643 .

ZHENG Q ， XIE W R ， LÜCKEMEYER D D ， et al . Synchronized cluster firing， a distinct form of sensory neuron activation， drives spontaneous pain ［J］. Neuron ， 2022 ， 110 （ 2 ）： 209 - 220.e6 .

SCHUSTER D J ， DYKSTRA J A ， RIEDL M S ， et al . Visualization of spinal afferent innervation in the mouse colon by AAV8-mediated GFP expression ［J］. Neurogastroenterol Motil ， 2013 ， 25 （ 2 ）： e89 - e100 .

GUO T T ， BIAN Z C ， TROCKI K ， et al . Optical recording reveals topological distribution of functionally classified colorectal afferent neurons in intact lumbosacral DRG ［J］. Physiol Rep ， 2019 ， 7 （ 9 ）： e14097 .

GRIENBERGER C ， KONNERTH A . Imaging calcium in neurons ［J］. Neuron ， 2012 ， 73 （ 5 ）： 862 - 885 .

ANDERSON M ， ZHENG Q ， DONG X Z . Investigation of pain mechanisms by calcium imaging approaches ［J］. Neurosci Bull ， 2018 ， 34 （ 1 ）： 194 - 199 .

KIM Y S ， CHU Y X ， HAN L ， et al . Central terminal sensitization of TRPV1 by descending serotonergic facilitation modulates chronic pain ［J］. Neuron ， 2014 ， 81 （ 4 ）： 873 - 887 .

TIAN L ， HIRES S A ， MAO T Y ， et al . Imaging neural activity in worms， flies and mice with improved GCaMP calcium indicators ［J］. Nat Methods ， 2009 ， 6 （ 12 ）： 875 - 881 .

BIELEFELDT K ， DAVIS B ， BINION D G . Pain and inflammatory bowel disease ［J］. Inflamm Bowel Dis ， 2009 ， 15 （ 5 ）： 778 - 788 .

LAI N Y ， MILLS K ， CHIU I M . Sensory neuron regulation of gastrointestinal inflammation and bacterial host defence ［J］. J Intern Med ， 2017 ， 282 （ 1 ）： 5 - 23 .

KONDO T ， OBATA K ， MIYOSHI K ， et al . Transient receptor potential A1 mediates gastric distention-induced visceral pain in rats ［J］. Gut ， 2009 ， 58 （ 10 ）： 1342 - 1352 .

GEBHART G F ， BIELEFELDT K . Physiology of visceral pain ［J］. Compr Physiol ， 2016 ， 6 （ 4 ）： 1609 - 1633 .

MALIN S A ， CHRISTIANSON J A ， BIELEFELDT K ， et al . TPRV1 expression defines functionally distinct pelvic colon afferents ［J］. J Neurosci ， 2009 ， 29 （ 3 ）： 743 - 752 .

HIBBERD T J ， KESTELL G R ， KYLOH M A ， et al . Identification of different functional types of spinal afferent neurons innervating the mouse large intestine using a novel CGRPα transgenic reporter mouse ［J］. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol ， 2016 ， 310 （ 8 ）： G561 - G573 .

FENG B ， LA J H ， TANAKA T ， et al . Altered colorectal afferent function associated with TNBS-induced visceral hypersensitivity in mice ［J］. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol ， 2012 ， 303 （ 7 ）： G817 - G824 .

CHISHOLM K I ， KHOVANOV N ， LOPES D M ， et al . Large scale in vivo recording of sensory neuron activity with GCaMP6 ［J］. eNeuro ， 2018 ， 5 （ 1 ）： ENEURO.0417.2018.

GHITANI N ， BARIK A ， SZCZOT M ， et al . Specialized mechanosensory nociceptors mediating rapid responses to hair pull ［J］. Neuron ， 2017 ， 95 （ 4 ）： 944 - 954.e4 .

CHEN T W ， WARDILL T J ， SUN Y ， et al . Ultrasensitive fluorescent proteins for imaging neuronal activity ［J］. Nature ， 2013 ， 499 （ 7458 ）： 295 - 300 .

GIAMBERARDINO M A ， VECCHIET L . Visceral pain， referred hyperalgesia and outcome： new concepts ［J］. Eur J Anaesthesiol Suppl ， 1995 ， 10 ： 61 - 66 .

LAIRD J M ， ROZA C ， FELIPE C D ， et al . Role of central and peripheral tachykinin NK1 receptors in capsaicin-induced pain and hyperalgesia in mice ［J］. Pain ， 2001 ， 90 （ 1/2 ）： 97 - 103 .

YE Y C ， TANG O F ， WU Y Z ， et al . Exploration of the therapeutic effect and clinical outcomes of acupuncture at pain-sensitive points to treat chronic nonspecific low back pain： Application of the acupoint sensitization theory ［J］. World J Acupunct Moxibust ， 2021 ， 31 （ 4 ）： 270 - 274 .

RANDY J J . The anatomic and physiologic basis of local， referred and radiating lumbosacral pain syndromes related to disease of the spine ［J］. J Neuroradiol ， 2004 ， 31 （ 3 ）： 163 - 180 .

CUI X ， SUN G ， CAO H L ， et al . Referred somatic hyperalgesia mediates cardiac regulation by the activation of sympathetic nerves in a rat model of myocardial ischemia ［J］. Neurosci Bull ， 2022 ， 38 （ 4 ）： 386 - 402 .

HUANG T Y ， BELZER V ， HANANI M . Gap junctions in dorsal root ganglia： possible contribution to visceral pain ［J］. Eur J Pain ， 2010 ， 14 （ 1 ）： 49.e1 - 11 .

漆学智，吉长福，石宏，等 . 功能性肠病患者敏化穴位的分布［J］. 世界中医药， 2013 ， 8 （ 3 ）： 259 - 262 .

QI X Z ， JI C F ， SHI H ， et al . Distribution of sensitized acupoints on patients with functional intestinal disorder （in Chinese）［J］. World Chinese Medicine ， 2013 ， 8 （ 3 ）： 259 - 262 .

CHRISTIANSON J A ， LIANG R M ， USTINOVA E E ， et al . Convergence of bladder and colon sensory innervation occurs at the primary afferent level ［J］. Pain ， 2007 ， 128 （ 3 ）： 235 - 243 .

LA J H ， FENG B ， KAJI K ， et al . Roles of isolectin B4-bin-ding afferents in colorectal mechanical nociception ［J］. Pain ， 2016 ， 157 （ 2 ）： 348 - 354 .

CHANG L ， MAYER E A ， JOHNSON T ， et al . Differences in somatic perception in female patients with irritable bowel syndrome with and without fibromyalgia ［J］. Pain ， 2000 ， 84 （ 2/3 ）： 297 - 307 .

LAIRD J M A ， MARTINEZ-CARO L ， GARCIA-NICAS E ， et al . A new model of visceral pain and referred hyperalgesia in the mouse ［J］. Pain ， 2001 ， 92 （ 3 ）： 335 - 342 .

HARRINGTON A M ， CARABALLO S G ， MADDERN J E ， et al . Colonic afferent input and dorsal horn neuron activation differs between the thoracolumbar and lumbosacral spinal cord ［J］. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol ， 2019 ， 317 （ 3 ）： G285 - G303 .

SILVA I ， PINTO R ， MATEUS V . Preclinical study in vivo for new pharmacological approaches in inflammatory bowel disease： a systematic review of chronic model of TNBS-induced colitis ［J］. J Clin Med ， 2019 ， 8 （ 10 ）： 1574 .

CHANG J ， LEONG R W ， WASINGER V C ， et al . Impaired intestinal permeability contributes to ongoing bowel symptoms in patients with inflammatory bowel disease and mucosal healing ［J］. Gastroenterology ， 2017 ， 153 （ 3 ）： 723 - 731 .

Views

下载量

CNKI被引量

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Research on mechanisms of acupoint sensitization in gastric ulcer mice from perspective of dorsal root ganglion neuronal excitability

Acupoint sensitization： bond of disease diagnosis and therapy

Research progress of acupuncture in attenuating depression via regulating hippocampal neuroplasticity

Related Author

LONG Meng-yang

HU Rui-bin

DIAO Zhi-jun

WU Yu-wei

XUE Si-meng

QIAO Hai-fa

GAO Xin-yan

ZHAO Ji-yu

Related Institution

Acupuncture

陕西中医药大学国医大师研究院

陕西省咸阳市神经生物学(针灸)重点实验室

Research Center of Experimental Acupuncture Science， Tianjin University of Traditional Chinese Medicine

School of Acupuncture-Moxibustion and Tuina， Tianjin University of Traditional Chinese Medicine

Postal code：100700
Tel：010-64089344,84014607 Email：zcyjbjb@vip.163.com
Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 京ICP备05017590号-8 京公网安备11010802020460号
It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.

⁰