文献精读 | 小鼠间歇性断食增强吗啡镇痛效果

2020
12/25

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米勒之声
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 本研究首次显示,间歇性断食,作为一种方案已经相对成熟的非药物疗法,可以增强阿片类药物的效果,减少其不良反应(即增加其治疗指数)。

本文由“山中麻暑”授权转载



Abstract 简  介


    慢性疼痛患者长期使用阿片类药物容易导致药物滥用,并影响患者生活质量。新近研究显示间歇性断食(intermittent fasting,IF)可以改善一系列病理状态,包括卒中和神经炎症。研究采用雄性及雌性CD-1小鼠,每日禁食18小时,而后进食6小时,共持续1周。在该饮食方案下,吗啡对小鼠的镇痛效能和持续时间均有增加。IF组小鼠也未出现吗啡的奖赏效应、耐受及便秘。进一步的机制研究发现,μ阿片类受体在脊髓的效能增加,而中脑导水管灰质的耐受降低。但上述变化并非由μ受体蛋白表达的改变引起。研究结果显示,间歇性断食可能可以增加阿片类药物的治疗指数,改善治疗效果,并减少潜在的药物滥用。




01

背 景  BACKGROUND


    阿片类药物,如吗啡,往往是中重度慢性疼痛的唯一选择,但其对某些类型的疼痛效果有限,还容易导致成瘾、耐受等严重副作用。

    间歇性断食(intermittent fasting,IF)可能是一种可以用于改善阿片类药物疗效的非药物方法。已阐明的IF的主要益处包括:对肥胖和代谢性疾病有利、提高机体稳态、改善认知功能,还对心血管疾病、神经系统疾病、自身免疫疾病甚至肿瘤治疗有益。

    此研究的目的是研究IF对阿片类药物药理学特性的改变,主要包括吗啡的药效、不良反应及可能的机制。

02

方 法  METHODS


   

03

 结 果  RESULTS

#1  按日间歇性断食(IF)增强吗啡镇痛作用。

 实验处理:实验组雄性和雌性CD-1小鼠接受了18/6小时的IF方案处理,与随意喂养(ad libitum,AL)的对照组小鼠,均进行了7天的喂养。

 

▲ Figure 1

(A)分别在禁食状态下于第7天的上午10点进行足爪切开术,并在24小时伤口恢复后继续IF处理。两组间术前和术后基线参数未见显著差异。于第8天上午10点给予小鼠皮下注射吗啡3.2 mg/kg,并对小鼠进行3小时的机械异常性疼痛测量。IF组小鼠表现为吗啡镇痛作用增强,AUC增加66.9%。

(B)按(A)处理,仅将时间变更为下午4点的进食后状态,IF组小鼠吗啡镇痛作用增强,AUC增加80.9%。

(C)第7天测定甩尾试验基线,IF组和AL组小鼠之间没有差异。给小鼠皮下注射吗啡1至10 mg/kg,并进行2小时甩尾试验。使用线性回归计算药物效价(A50):AL组 = 5.0 mg/kg;IF组 = 1.6 mg/kg。说明IF增强吗啡在甩尾试验中的镇痛效果。

(D)使用24小时快速禁食或AL对照处理幼鼠。皮下注射吗啡3.2 mg/kg后进行甩尾试验。基线指标和吗啡镇痛作用均未受急性禁食的影响。

(E)在IF方案期间,每天上午10点(喂食前)和下午4点(喂食后)记录小鼠体重。上午10点时,IF组小鼠的体重相对轻2~4 g。但每天下午4点IF组小鼠的体重与AL组相同。这表明,IF组小鼠在治疗期间体重并未减轻,喂食前体重下降可能是由禁食18小时后胃肠道中缺乏大量食物引起的。

#2   IF可阻断吗啡介导的奖赏效应。

实验处理:雄性和雌性CD-1小鼠经IF或AL方案处理7天,并从第7天开始进行条件性位置偏爱试验(conditioned place preference,CPP)。实验中,所有小鼠均接受皮下注射吗啡10 mg/kg作为条件刺激物,并以生理盐水作为无条件刺激对照。

 

▲ Figure 2

(A)两组小鼠偏爱试验的基线数据均不偏离50%标记。吗啡引起AL组的小鼠出现显著偏爱状态,但在IF组小鼠中未观察到。

(B)将来自(A)的IF小鼠分为上午10点禁食组和下午4点喂养组。急性喂养状态不会对小鼠的偏爱情况产生影响。两个IF组均未显示出与基线之间的显著差异。

(C)显示每组中每只动物的个体反应,包括基线和处理后。总体结果表明,每个群体的反应都是一致的,而无明显异常个体。

#3   IF减少阿片类药物的耐受性和便秘。

实验处理:对雄性和雌性CD-1小鼠进行7天IF或AL方案处理,从第7天开始进行研究。

 

▲ Figure 3

(A)从第7天开始,小鼠每日皮下注射吗啡10 mg/kg,生理盐水作为对照,并继续IF或AL方案至第14天。以甩尾反应潜伏期作为伤害感受指标,并于每日注射药物30分钟后进行测量记录。第7天(总方案第14天)时,AL对照组小鼠显示了94.6%的耐受,而IF组小鼠仅显示出43.6%的耐受。

(B)第7天开始,给小鼠皮下注射吗啡10mg/kg或盐水对照,并计算6小时内的粪便累积重量。

(C)记录(B)的粪便数量。

(D和E)便秘试验按照(B和C)进行,除了IF组被24小时急性禁食的幼鼠替代。急性禁食后有2小时恢复喂食期,然后皮下注射吗啡10 mg/kg,记录便秘状态。结果发现,与AL对照组小鼠相比,急性禁食可导致便秘加重。

#4   药代动力学改变或阿片类受体活性变化均不能用于解释IF引起阿片类镇痛作用增强。

实验处理:雄性和雌性CD-1小鼠接受7天IF方案或AL对照处理。在第7天,向小鼠注射下述剂量的吗啡:(A)0.1 mg / kg吗啡静脉注射、(B)0.5 nmol吗啡脑室内注射、(C)0.1 nmol吗啡经鼻腔注射,并进行甩尾试验。以上三种注射方式中,IF镇痛增强效果均相当,表明IF并不会改变吗啡的药代动力学。

 

▲ Figure 4

(D–F)经上述处理的小鼠于腹腔内注射不同选择性的阿片类受体拮抗剂10分钟后,再皮下注射吗啡3.2 mg/kg,重复上述甩尾试验。

(D)非选择性拮抗剂纳曲酮(完全阻断吗啡的镇痛作用),2 mg/kg。

(E)Delta阿片类受体(DOR)选择性拮抗剂纳曲吲哚,10 mg/kg;对镇痛没有影响。

(F)Kappa阿片类受体(KOR)选择性拮抗剂norBNI,10 mg/kg;对镇痛没有影响。以上结果表明,仅μ阿片类受体(MOR)介导了吗啡在AL和IF小鼠中的镇痛作用。


#5   IF增强脊髓和导水管灰质MOR的作用并降低其耐受。

实验处理:雄性和雌性CD-1小鼠接受IF或AL处理7天,再如图3A所示,继续IF或AL方案,并每日皮下注射吗啡或生理盐水7天(总共14天)。解剖脊髓及大脑区域并冷冻,通过35S-GTPgS偶联试验描记DAMGO浓度-响应曲线。使用AL/盐水组(100%)或媒介物对照(0%)。分别进行3次独立的重复实验。

 

▲ Figure 5


(A)脊髓。IF/盐水组和IF/吗啡组效能均增强。

(B)导水管灰质。吗啡的治疗导致AL/吗啡组的效能下降(即耐受);在IF/吗啡组中未观察到此现象。

(C)纹状体。尽管IF/吗啡曲线变化率更大,但各组之间的未见显著差异。

(D)脑干。各组之间没有差异。


#6   IF不会改变脊髓和导水管灰质中的MOR表达。

实验处理:雄性和雌性CD-1小鼠按IF/AL和吗啡/生理盐水处理(如图3A和5)。通过Western blot分析中枢神经系统区域的MOR蛋白表达。


 

▲ Figure 6


(A)脊髓,MOR表达无差异。

(B)导水管灰质,MOR表达无差异。

(C)纹状体,IF/吗啡组中的MOR表达显著降低。


04

讨 论  DISCUSSION


    本研究首次显示,间歇性断食,作为一种方案已经相对成熟的非药物疗法,可以增强阿片类药物的效果,减少其不良反应(即增加其治疗指数)。这还可能帮助长期用药的慢性疼痛患者避免药物成瘾。

    研究局限性在于,研究中使用的是正常CD-1小鼠而非慢性疼痛动物模型。而在机制研究中,MOR是否同时受到一些可溶性成分影响以及IF究竟如何阻断吗啡的奖赏效应亦尚未明确。以上都有待后续研究的进一步阐明。


原始文献:

Duron D. I., Hanak F., Streicher J. M. Daily intermittent fasting in mice enhances morphine-induced antinociception while mitigating reward, tolerance, and constipation [J]. Pain, 2020, 161(10): 2353-2363

   

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关键词:
皮下注射,间歇性,阿片类,断食,小鼠,镇痛,禁食

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