电针对致热大鼠脑和血清中前列腺素E2水平的影响
作者：方剑乔，陈海英，刘金洪，赵天征
单位：浙江中医学院针灸研究室，浙江 杭州 310009
关键词：电针；发热；前列腺素E2；脂多糖；白介素-1β
中国中医基础医学杂志990822 摘 要 目的 以往工作表明，电针能抑制脂多糖(LPS)和白介素-1β(IL-1β)所致的大鼠发热。本实验试图通过观察电针对LPS和IL-1β致热大鼠脑组织和血清中前列腺素E2(PGE2)水平以及对PGE2诱导发热的影响，探讨电针降热的机理。方法 在SD大鼠下丘脑视前区微量注射3μg PGE2致热，100μg/kg LPS腹腔注射和0.5μg/kg IL-1β静脉注射致热并用EIA法检测脑组织和血清中PGE2含量，记录电针“曲池”穴后大鼠发热情况和PGE2水平。结果 PGE2所致发热，能被电针“曲池”穴所明显抑制；LPS注射显著增加不同时段大鼠脑组织和外周血清PGE2的浓度，电针后中枢和外周PGE2水平均有明显下降；电针刺激同样抑制IL-1β引起的脑和血清中PGE2的水平，尤其是对外周PGE2含量的降低。说明 电针的降热效应与影响PGE2的作用和产生有关。
脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)被认为是一种强力的外源性致热物质。许多研究报道，注射LPS能引起哺乳动物的体温升高[1、2]，我们先前的工作也证实LPS静脉给药导致家兔肛温上升[3]。现有研究报道，LPS可能促使内源性致热物质(如白介素1-β，IL-1β)的释放，这些致热源作用于脑，诱导前列腺E类的分泌，最后作用于体温中枢而导致发热[4、5]。目前普遍认为，前列腺素E2(prostaglandin E2 PGE2)是LPS诱导发热的主要中枢介质。有报道PGE2中枢直接注射可导致多种动物的体温上升[6、7]，PGE2外周注射可通过血脑屏障进而引起发热[8]。目前发现IL-1或LPS注射可导致第三脑室和下丘脑视前区PGE2水平的增加[9、10]，表明PGE2可能是诱发体温上升的主要的和最终的致热源。
针刺在临床已被用来治疗发热和一些炎症性疾病。实验研究显示，针刺曲池和合谷穴能明显抑制致热家兔的肛温[11、12]。我们最近的工作表明，电针能抑制LPS和IL-1β致热大鼠的体温升高[13]。迄今为止，针刺降热效应机理尚未阐明，相关研究鲜有报道。本实验首先观察了大鼠“曲池”穴电针对中枢PGE2注射诱导发热的影响，进而主要检测在LPS或IL-1β致热过程中，脑组织和血清中PGE2浓度的变化及其电针对此的影响。
材料与方法
1 动物
采用雄性SD大鼠，体重280g～320g，在室温23℃±2℃环境下分笼饲养，日光照12h。
2 药品
(1)PGE2 由Sigma公司提供(Lot 60H0949)，先用乙醇溶解，保存于-30℃备用，使用前用灭菌生理盐水稀释。(2)LPS 纯化LPS(Escherichca coli endotoxin 0111:B4,L2630,Sigma)稀释于0.9%无菌生理盐水。(3)IL-1β重组人IL-1β由美国R&D System公司提供，溶解于含0.1%小牛血清的无菌PBS缓冲液，保存-30℃度备用。注射前再以生理盐水稀释。
3 测体温
实验当日，动物囚于26℃±1℃的控温箱内。体温检测从上午9时开始。测温探针插入大鼠直肠50cm，置留1min观察肛温变化。
4 电针
大鼠固定于特制盒内，用G6805-2A电疗仪(上海医用电子仪器厂)电刺激大鼠双侧前腿相当于“曲池”穴处，刺激参数：连续波，频率2Hz，强度以局部肌肉收缩为度(约2V～4V)，时间30min。电针刺激开始与各种注射同步。
5 视前区微注射
大鼠在戊巴比妥钠腹腔麻醉和脑立体定位仪固定下，植入直径为0.5mm的不锈钢导管，根据Pellegrino & Cushman大鼠脑图谱，下丘脑视前区(preoptic area of hypothalamus,POA)在前囟前1.8mm，顶中线旁0.5mm和脑表面下8.5mm。核团微注射在手术1周后进行，用微射泵将3μg(2μl)PGE2缓慢注入POA。实验结束后，大鼠均在乙醚麻醉下处死取头，10%福尔马林固定，作冰冻切片确定注射位置。
6 PGE2测定
根据实验安排，大鼠分别在注射LPS或0.9%生理盐水1h、3h和5h后，麻醉，心腔取血；离心后取血清，-70℃保存备用。注射IL-1β的大鼠在注射后2h取血，分离血清。为检测脑组织内PGE2水平，制备脑匀浆悬液。大鼠死后迅速取全脑并称重，置于2ml PBS液中，在冰水环境下，用玻璃均匀器分碎脑组织，脑匀浆在4℃下经15000rpm离心30min后，提取上清，保存备用。用PGE2 EIA药盒(美国Cayman化学公司生产，日本昭和大学久光教授提供)，根据药盒使用说明，检测血清和脑组织中PGE2的水平，结果以每克脑组织pg和每毫升血清ng单位表示。
7 统计处理
数据以均值±标准误差
±s表示，体温变化和PGE2浓度均用方差分析(analysis of variance)检验。结果
1 电针对PGE2诱导发热的影响
本实验首先观察了下丘脑视前区注射PGE2时大鼠肛温的变化及电针对其的影响。如表1所示，POA注射3μg PGE2导致大鼠体温的迅速上升，注射后180min内的平均体温升高为1.14℃±0.08℃，发热高峰出现在注射后60min时(升高1.88℃±0.15℃)。电针后，PGE2 POA注射大鼠的肛温升高幅度明显下降，峰值比PGE2对照大鼠下降33.7%。此外，未观察到同等容量的15%乙醇POA注射时，大鼠体温的任何变化。
表1 电针对PGE2致热大鼠体温的影响(℃)
30min
60min
90min
120min
150min
180min
PGE2对照组
1.15±0.11
1.88±0.15
1.50±0.16
1.25±0.14
0.83±0.20
0.61±0.10
PGE2+电针组
0.82±0.08*
1.28±0.07**
1.16±0.12*
0.86±0.10*
0.64±0.12
0.47±0.09
注：与PGE2对照组比较：*P<0.05,**P<0.01。
2 LPS注射和电针后内源性PGE2水平的变化
与生理盐水对照组比较，100μg/kg LPS腹腔注射导致脑组织PGE2含量的明显增加，如表3。在LPS注射3h和5h时，PGE2水平基本相同。同等剂量LPS注射同时接受电针刺激的大鼠，脑内PGE2含量也出现明显增加，但与LPS对照大鼠相比，电针大鼠的PGE2水平在3h(P<0.05)和5h(P<0.01)均有显著下降。
血清PGE2水平在注射LPS后也出现明显升高，其高峰值出现在注射后5h时，接受电针刺激的大鼠，LPS注射后所观察的每一时段的血清PGE2含量，比单纯LPS注射大鼠有非常显著的下降，甚至低于生理盐水处理组大鼠。
表2 LPS注射和电针后体内PGE2水平的变化
脑组织(pg/mg)
血清(ng/ml)
1h
3h
5h
1h
3h
5h
生理盐水组
9.98±2.11
12.04±2.90
13.10±1.21
8.01±1.83
8.12±1.98
9.40±0.31
LPS对照组
24.07±3.77**
32.50±2.80**
32.60±2.61**
12.79±1.03*
14.41±2.63**
21.94±0.40**
LPS+电针组
24.86±2.34**
27.30±1.99**#
21.40±2.86*##
4.35±0.84##
4.19±1.12##
3.89±0.43##
注：与生理盐水对照组比较：*P<0.05,**P<0.01；与LPS对照组比较：#P<0.05,##P<0.01。
3 IL-1β注射和电针后内源性PGE2水平的变化
为观察外源性白介素1-β对体内PGE2水平的影响，以及电针刺激后PGE2含量的变化，我们给予大鼠尾部静脉注射0.5μg/kg hrIL-1β，注射2h后检测脑和血清中PGE2的浓度。如表3示，与生理盐水对照组比较，IL-1β导致大鼠脑组织内PGE2浓度的急剧升高；IL-1β静脉注射同时接受电针治疗大鼠，其脑组织内的PGE2水平也明显上升，但其含量显著低于IL-1β对照大鼠。
表3 IL-1β注射和电针后PGE2水平的变化
脑组织(pg/mg)
血清(ng/ml)
生理盐水组
8.45±0.61
8.30±0.31
IL-1β对照组
17.50±0.52**
18.76±2.31**
IL-1β+电针组
14.44±0.67**#
5.05±1.14##
注：与生理盐水组比较：**P<0.01;IL-1β；与对照组比较：#P<0.05,##P<0.01。
IL-1β又能引起血清PGE2浓度的升高，当同时给予电针刺激时，血清PGE2水平明显下降，而且低于生理盐水对照组。此外，我们同时观察到电针刺激对生理盐水注射大鼠PGE2水平产生明显影响，即接受生理盐水注射大鼠，在同时接受电针治疗后，其血清PGE2水平出现更显著的降低(4.16±0.97ng/ml)。
讨论
本实验结果显示，在体温调节中枢-下丘脑视前区直接注射PGE2，能引起大鼠体温的升高。电针双侧“曲池”穴，能显著抑制PGE2诱导的发热。说明PGE2确实能引起大鼠的中枢产热，而且电针疗法能对PGE2致热进行抑制。
我们以往的研究表明，电针能抑制LPS引起的大鼠发热。现有研究报道，外源性LPS诱导发热可能通过体内致炎性细胞因子的释放，进而刺激PGE2的产生；PGE2作为最后的内源性致热原，兴奋CNS而诱导发热[4、5]。为探讨电针对动物实验性发热的抑制是否通过对内源性PGE2水平的影响，本实验重点观察了LPS和IL-1β注射后，脑和外周血PGE2浓度的变化及电针对其的影响。
实验发现，100μg/kg LPS腹腔注射能引起中枢和外周血PGE2水平的提高，证实外源性LPS确能影响内源性PGE2的水平。而且PGE2浓度在LPS注射后5h最高，这与LPS诱导的发热曲线基本一致[13]。电针刺激后，脑组织和血清PGE2含量均有明显的下降，说明电针的降热效应可能与对PGE2的产生进行抑制有关。
有许多证据表明，白介素-1β可诱发动物高热[14、15]。我们在先前的实验中也发现电针能明显抑制IL-1β引起的大鼠发热。IL-1β是否会导致体内PGE2浓度的变化，电针对IL-1β致热的影响是否与对PGE2浓度的影响有关?因此，我们接着观察了IL-1β对大鼠体内PGE2对大鼠体内PGE2水平的影响以及电针后PGE2含量的变化。结果发现静脉注射IL-1β 2h时，脑组织和血清PGE2的浓度均明显增加；经电针治疗的大鼠，其中枢和外周的PGE2水平则明显低于IL-1β对照大鼠。这说明直接注射IL-1β或注射LPS后体内可能产生IL-1β，导致内源性PGE2的分泌，进而引起发热；电针对IL-1β致热的抑制也有可能，至少是部分，通过降低PGE2的水平而达到的。
以上说明电针的降热效应，可能与对体内PGE2的作用和分泌的影响有关。需要考虑的问题，主要通过影响哪个因素：脑组织中的PGE2水平，还是外周血中的PGE2水平?目前普遍认为，下丘脑内的PGE2是发热的主要中枢介质，Morimoto等报道在家兔实验中外周血液中的PGE2与发热无关[16]，Nagano等发现前列腺素E系列很难通过血脑屏障[17]。但是也有研究发现，小剂量PGE2外周给药可通过血脑屏障而最后引起发热[8]。我们的结果是电针不但降低脑内PGE2的水平，而且还显著降低外周血PGE2的水平。电针的降热效应究竟是通过直接对脑组织中PGE2产生的抑制，抑或抑制外周PGE2的产生进而减少脑内PGE2的含量?或两者兼而有之?有待进一步研究。
此外，目前尚不清楚电针除了对PGE2的抑制，是否直接影响致炎性细胞因子的产生和作用。因为针刺往往具有多重作用，电针是否直接影响下丘脑体温中枢神经元活动，是否与其它内源性抗热物质(如ACTH，血管紧张素等)的分泌有关[18、19]，尚待观察。
参考文献
[1]Klir JJ,Roth J,Szelenyi Z,et al:Role of hypothalamic interleukin-6 and tumor necrosis factor-alpha in LPS fever in rat.Am J Physiol,1993，265:512—7.
[2]Morimoto A,Nakamori T,Watanabe T,et al:Pattern differences in experimental fevers induced by endotoxin,endogenous pyrogen,and prostaglandins.Am J Physiol,1988，253:633—640.
[3]方剑乔，林咸明，王月芳，等.不同手法针刺对内毒素致热家兔体温的影响.针刺研究，1996，21：50—4.
[4]Bernheim HA,Gilbert TM and Stitt JT：Prostaglandin E levels in third ventricular cerebrospinal fluid of rabbits during fever and changes in body temperature.J Physiol,1980，301:69—78.
[5]Kluger MJ:Fever:role of pyregons and cryogens.Physiol Rev,1991，71:93—127.
[6]Cocenani F,Bishi I,Lees J,et al：Prostaglandin E2 and fever:a continuing debate.Yale J Biol Med,1986,59:169—174.
[7]Potts WJ and East PF.Effects of prostaglandin E2 on the body temperature of conscious rats and cats.Arch Int Pharmacodyn Ther,1972，197:31—36.
[8]Eguchi N,Hayashi H,Urade Y,et al:Central action of prostaglandin E2 and its methyl ester in the induction of hyperthermia after their systemic administration in urethane-anesthetized rats.J Pharmacol Exp Ther,1988，247:671—679.
[9]Coceani F,Lees J and Bishi I:Further evidence implicating prostaglandin E2 in the genesis of pyrogen fever.Am J Physiol,1989，254:616—624.
[10]Sirko S,Bishi I and Coceani F.Prostaglandin formation in the hypothalamus in vivo:effect of pyrogens.Am J Physiol,1989，256:616—624.
[11]方剑乔，林咸明，徐晓，等.不同时机针刺对致热家兔肛温的影响.上海针灸杂志，1997，18：36—38.
[12]Nezhentsev M and Aleksandrov S. Effect of naloxone on the antipyretic action of acupuncture.Pharmacology,1993，46:289—293.
[13]Fang JQ,Liu JH,Asano H,et al:Inhibitory effect of electroacupuncture on fever induced by LPS,IL-1β and PGE2 in rats.World J Acupunct & Moxi.(submitted).
[14]Klir JJ,McClellan JL and Kluger MJ.Interleukin-1 beta causes the increase in anterior hypothalamic interleuin-6 during LPS-induced fever in rats.Am J Physiol,1994，266:1845—1848.
[15]Long NC,Otterness I,Kunkel SL,et al.Roles of interleukin-1 beta and tumor necrosis factor in LPS fever in rats.Am J Physiol,1990，259:724—728.
[16]Morimoto A,Morimoto K,Watanabe T,et al.Does an increase in prostaglandin E2 in the blood circulation contribute to a febrile response in rabbits?Brain Res Bull,1992，29:189—192.
[17]Nakano J. Tissue distribution and subcellular locali-zation of H3-prostaglandin E in rats and dogs.Arch Int Pharmacodyn Ther,1970，187:106—119.
[18]Pan B,Casstro-Lopes JM and Coimbra A. Activation of anterior lobe corticotrophs by electroacupuncture or noxious stimulation in the anaesthetized rat,as shown by colocalization of Fos protein with ACTH and beta-endorphin and increased hormone release.Brain Res Bull,1996，40:175—182.
[19]Yang Y and Zhi D. Effects of acupuncture hypothermia and its relation to changes of AVP contents in the plasma and CSF in the rabbits.Chen Tzu Yen Chiu,1994，19:56—59.
(收稿日期 1998—12—22 修回日期 1999—02—07)