针灸治疗帕金森病的作用机制研究进展※
2013-01-31崟徐鸣曙葛林宝张必萌
寿 崟徐鸣曙葛林宝张必萌
(1上海交通大学附属第一人民医院针灸科,上海200080;2上海市针灸经络研究所脑神经生物三级实验室,上海200030;3上海市气功研究所,上海200030;4上海市针灸经络研究中心,上海201203)
针灸治疗帕金森病的作用机制研究进展※
寿 崟1徐鸣曙2葛林宝3张必萌4*
(1上海交通大学附属第一人民医院针灸科,上海200080;2上海市针灸经络研究所脑神经生物三级实验室,上海200030;3上海市气功研究所,上海200030;4上海市针灸经络研究中心,上海201203)
介绍针灸治疗帕金森病的作用机制研究进展,提出针灸作为PD常用替代疗法的作用机制研究新思路。本文通过实验动物本身、实验方法、观察指标及作用靶点等方面综述了该领域研究现状。认为针刺可以通过对多巴胺神经元的影响、抑制细胞凋亡、改善氧化应激、调节免疫异常、抗兴奋毒性作用以及调节线粒体功能紊乱等方面缓解帕金森病症状,干预多巴胺能神经元变性退化,减轻药物副作用。通过新技术方法的采用,今后的研究将更加规范和深入。
帕金森病;针灸疗法;黑质;纹状体
帕金森病(Parkinson's disease,PD)属于慢性退行性神经病变,以静止性震颤、动作迟缓及减少、肌张力增高,姿势不稳等为特征表现,主要病因为在黑质和纹状体通路,多巴胺生成减少,黑质纹状体多巴胺能神经元胞浆内出现Lewy小体,多巴胺能神经元变性甚至坏死。西医治疗PD一直使用左旋多巴替代疗法,但是药物效果一般在3~5年后开始减退,并出现以药源性运动障碍(异动症)为表现形式的并发症,以及诸多副作用;长期服用可引起剂末现象、开关现象和运动障碍。临床实践表明[1],采用针灸疗法治疗PD对改善症状、减轻并发症及减少药物副作用具有一定的潜力和优势。据国外报道在韩国[2]、新加坡[3]以及美国[4]分别有63%、25%和32%的诊疗机构将针灸作为一种治疗帕金森病主要的替代疗法。对针灸治疗帕金森病的实验研究亦逐步深入。本文通过总结近年来国内外实验研究进展,探讨针灸治疗帕金森病的内在作用机制。
1 对实验动物的研究进展
国外学者[5]在对针灸治疗帕金森病的作用机制的研究中选用非人类的灵长类动物恒河猴作为实验动物,他们发现恒河猴经驯化后可以接受针刺和电针疗法,这种动物被用来研究针刺治疗机制较啮齿类动物更具有优势与潜力,尤其是在针对帕金森的作用机制方面。同时他们对患有类帕金森病行为的恒河猴研究发现长时程电针可以有效改善帕金森病的症状,例如运动迟缓和肌肉僵直。
2 对实验方法的研究进展
利用功能核磁共振(functionalmagnetic resonance imagine,f MRI)对帕金森病患者和正常人观察发现[1],帕金森病患者在纹状体、丘脑、补充运动区等广泛的大脑区域内神经元反应低下,而经过针刺阳陵泉之后,包括黑质、尾状核、丘脑等处的神经元反应增强了。并且针刺前后,大脑静息网络也会发生改变[6]。
有学者[7]利用蛋白质组学(proteomic analysis)方法研究针刺治疗帕金森病的神经保护机制发现针刺阳陵泉可以改变黑质区多巴胺能神经元区的蛋白表达水平。并且在造模后22个产生差异的蛋白中,经电针治疗后,其中有9个蛋白恢复到造模前水平。特别是高频电针能使纹状体处具有神经保护作用的亲环素A(cyclophilin A,Cyp A)的蛋白表达发生显著改变。然而还有学者[8]有不同的发现,他们对帕金森病小鼠进行高频电针干预后发现,造模后有13种蛋白质发生变化,而高频电针能使其中3种表达上调的蛋白质下降至正常水平,它们分别是苹果酸脱氢酶(cytosolicmalate dehydrogenase)、神经突触前膜胞内蛋白(Munc 18-1)、羟酰谷胱甘肽水解酶(hydroxyacylglutathione hydrolase);同时又能使细胞酶色素C氧化酶亚型2(cytochrome c oxidase subunit Vb)这种表达下调的蛋白质升高。目前认为这些蛋白质都参与了电针对帕金森病的神经保护作用[9]。
利用基因芯片技术(gene chip or DNAmicroarray)对电针阳陵泉及太冲的帕金森病小鼠研究后发现[10],电针可以通过激活具有抑制纹状体多巴胺能神经元退变作用的16个基因而起到神经保护作用。
采用脑多巴胺转运体示踪剂11C-CFT正电子发射断层显像(positron emission tomography,PET)技术证实电针能够干预帕金森病动物的皮质-基底节回路中的功能运动修复[11]。
3 对观察指标的研究进展
3.1 抑制旋转行为有学者[12]对纹状体内注射6-OHDA以及阿朴吗啡致旋转行为的大鼠帕金森病模型动物进行针刺足三里,两周后发现针刺可以明显抑制帕金森病大鼠的旋转不对称现象,并能减轻黑质纹状体多巴胺神经元缺失,而假针刺组无明显效果。有学者[13]通过对内侧前脑束横断致帕金森病小鼠针刺大椎穴和百会穴,得出与前者类似的结论。
3.2 改善学习记忆有人[14]通过对帕金森病大鼠的学习记忆能力观察后发现,电针太冲、风府穴后,大鼠的学习记忆能力有显著提高,并推测其机制可能与针刺提高大鼠脑源性神经营养因子有关。
3.3 提高帕金森病症状抑郁症量表评分国外有研究[15]将针刺与蜂针共同纳入帕金森病治疗中观察发现,无论是针刺还是蜂针都可以提高帕金森病等级评分、伯格式平衡量表以及贝克抑郁量表得分,该研究认为二者均可作为帕金森病的辅助疗法。
4 对作用靶点的研究进展
4.1 对多巴胺神经元的影响
4.1.1 对多巴胺含量的影响有人[16]对经6-OHDA注射后致帕金森病大鼠分别进行低频和高频电针干预。结果发现,高频100Hz电针有增加纹状体内多巴胺(dopamine,DA)含量的趋势,但是差异不显著。DA转运体(dopamine transporter,DAT)是位于中枢神经多巴胺能神经元突触前膜的糖蛋白分子,具有转运DA的功能。造模可以导致DAT的数量和功能下降。而高频电针[17]可以显著增加纹状体及黑质内DAT的含量。
4.1.2 对多巴胺受体的影响同样,对多巴胺受体观察发现[16],在帕金森病大鼠纹状体与黑质处的不同类型的多巴胺受体对电针干预后的表现不同,经100Hz电针后,帕金森病大鼠多巴胺D2受体含量增高的趋势减缓了;而多巴胺D1水平则显著增强。
4.1.3 对多巴胺神经元的退变的影响多巴胺能神经元退变是帕金森病的主要病因。而有学者[16]发现,100Hz高频电针可以抑制帕金森大鼠脑内多巴胺神经元退变,改善帕金森病大鼠行为学表现,对帕金森病产生积极的作用。同时,又有研究[17-18]对纹状体及黑质处的酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH)观察后发现,无论是用100Hz高频电针干预,或针刺阳陵泉及三间穴后,都在帕金森病大鼠纹状体及黑质区域发现TH活性增加,这间接表明多巴胺神经元数目增加,是针刺抑制多巴胺神经元退变的表现。继续深入研究[19-20]发现,针刺的这种神经保护作用是通过脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)的高亲和力受体酪氨酸激酶B(tyrosine kinase B Tr KB)trkB介导的,该蛋白能够促进多种神经元的存活,尤其对DA能神经元有很强的营养和保护作用。
4.1.4 诱发多巴胺神经干细胞的增殖、分化随着神经干细胞(Neural stem cell,NSC)的研究进展,促进NSC的增殖分化是帕金森病等神经变性疾病的希望[21-22]。有学者[23]发现,头部电针透穴能促进帕金森病大鼠黑质内源性神经干细胞增殖。
4.1.5 抑制多巴胺神经元凋亡在明确针刺具有抑制多巴胺能神经元退变的基础上,有学者[10]发现有16个基因与电针抑制帕金森病大鼠多巴胺神经元凋亡有关。其中有4个基因与穴位特异性相关。
4.2 改善氧化应激氧化应激是帕金森病发病的一个重要过程。许多实验研究表明,PD患者的神经元内氧化应激反应异常和自由基清除过多。患帕金森病大鼠脑组织谷胱甘肽(glutathione,gSH)含量显著减少,对自由基的清除能力下降。启动脂质过氧化,过氧化脂质(Lipid Peroxidation,LPO)及其代谢产物丙二醛(malondialdehyde,MDA)生成增多,导致神经元变性死亡。正常生理情况下,自由基可被超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)及谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,gSH-Px)清除。其生成和清除保持平衡。有研究[24]通过针刺阳陵泉、太冲、足三里、血海等穴来干预帕金森病大鼠,两周后,发现针刺能够调节致病后的SOD、GSH-Px、MDA的含量,而对CAT没有显著影响。进一步研究[25]表明,电针与小剂量锌合用对PD大鼠具有防治作用,参与调整体内抗氧化应激。近来神经生理学研究表明[26-27],PD病变后黑质内铁含量增高,铁蛋白含量下降,而Fe2+在氧自由基的作用下可催化脑组织脂质过氧化,氧化应激反应增强,从而促进黑质多巴胺能神经元退化,提示铁参与了PD的病理变化过程。有学者[28]对PD小鼠进行隔日针刺太冲穴及阳陵泉穴后,一个月后发现针刺组黑质内铁含量较模型组显著降低,并且针刺对铁蛋白重链(ferritin heavy chain,F-H)水平也有显著作用,但对Fe2+与铁蛋白轻链(ferritin light chain,F-L)无显著性作用,认为针刺可以干预PD引起的与铁相关的氧化应激,预防铁代谢引发的毒性伤害。
4.3 调节免疫异常帕金森疾病过程中,神经元的变性坏死与免疫异常和炎症反应有关,主要表现为小神经胶质细胞的激活和炎性反应。小神经胶质细胞激活后,反应性氧化物(H2O2、O2、NO等)和细胞因子(MAC-1、TNF-α、IL-1β、IL-6、IFN-1、COX-2、iNOS)的释放,引起氧化应激和线粒体功能障碍。有许多研究表明针刺能够抑制帕金森病大鼠小神经胶质细胞的激活和炎性反应[29],通过降低脑内NO、MAC-1、COX-2、iNOS含量,进而减少多巴胺神经元的损伤,缓解PD的进程[30-31]。
4.4 抗兴奋性毒性作用兴奋性氨基酸(excitatory amino acid,EAA)有谷氨酸(glutamate,glu)和天冬氨酸(Aspartate,Asp),神经发育后期,如释放过多或灭活机制受损将产生促毒性作用。生理情况下,纹状体神经元的活动是由黑质DA能神经元的抑制及大脑皮层Glu能神经元的兴奋相制约完成的。由于黑质纹状体DA能神经元缺失,造成Glu能神经元的兴奋性活动增强,EAA含量增高会加重纹状体神经元的变性、死亡。有研究表明[13],在大椎穴与百会穴处行高频电针对改善帕金森病大鼠旋转行为与其针刺后纹状体内Glu与乙酰胆碱(acetylcholine,Ach)的含量降低有关,而非提高多巴胺水平。采用PET技术对接受头皮针与美多巴协同治疗五周的帕金森病患者检测发现Glu代谢水平显著提高[32]。
4.5 调节线粒体功能紊乱神经生理学研究表明[33-34]线粒体功能障碍在PD发病中起重要作用。在PD的发病过程中,脑线粒体复合物活性降低将减少ATP的合成,导致膜电位不能维持,引起电子从呼吸链中泄露,使活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生增多,最终导致
多巴胺神经元变性。有人发现[35]针刺百会、大椎可改善PD小鼠的行为障碍,减少中脑黑质DA神经元的丢失,并减轻线粒体超微结构损害,进一步实验发现,早期针刺可提高脑线粒体复合物II的活性,且针刺或针刺合并美多巴可在一定程度上减轻线粒体ATP生成障碍,改善线粒体功能,这可能是针刺治疗PD、减轻美多巴副作用的机制之一。
5 针灸治疗帕金森病的作用机制研究的前景与展望
PD是一种难治性疾病,目前尚无药物能够根治。针灸对PD的治疗作用已经得到大量临床实践证明。近年来对针灸治疗帕金森病的作用机制研究也越来越多,并且分别从实验动物本身、实验方法、观察指标及作用靶点等各个不同角度都做了进一步细化和深入的探索,并取得一定进展。许多证据表明针刺可以通过对多巴胺神经元的影响、抑制细胞凋亡、改善氧化应激、调节免疫异常、抗兴奋毒性作用以及调节线粒体功能紊乱等方面缓解帕金森病症状,干预多巴胺能神经元变性退化,减轻药物副作用。
然而,也不难发现,目前的研究还存在一些不足:①研究的作用靶点虽然很广,但是其中各靶点之间的协同作用或相互关系的研究相对较少;②干预措施中,以电针、毫针刺为多,其他特种针法和艾灸较少。③不同课题组所采用的取穴方法不统一,对不同的配穴方法对疗效及作用机制的区别研究尚存在空白。
不过,随着神经生理学研究进展,分子生物学技术水平不断提高,合适的中医辨证分型的动物模型的建立以后,针灸治疗帕金森病的作用机制的研究也会大大深入一步。
[1]Sujung Yeo,Sabina Lim,Il-Hwan Choe,et al.Acupuncture stimulation ongB34 activates neural responses associated with Parkinson’s disease[J].CNS Neuroscience&Therapeutics,2012,(18):781-790.
[2]Kim SR,Lee TY,KimmS,et al.Use of complementary and alternativemedicine by Korean patients with Parkinson’s desease[J].Clin Neurol Neurosurg,2009,(111):156-160.
[3]Tan LC,Lau PN,Jamora RD,et al.Use of complementary therapies in patients with Parkinson’s disease in Singapore[J].Mov Disord 2006,(21):86-89.
[4]Kozak LE,Kayes L,McCarty R,et al.Use of complementary and alternaivemedicine(CAM)by Washington State hospices[J].Am J Hosp Palliat Care 2008,(25):463-468.
[5]Feng Z,Fan XT,Richardg,et al.Improvedmethods for electroacupuncture and electromyographic recordings in normal and parkinsonian rhesusmonkey[J].J Neurosciencemethods,2010,(192):199-206.
[6]Dhond RP,Yeh C,Park K,et al.Acupuncturemodulates resting state connectivity in default and sensorimotor brain networks[J].Pain,2008,(136):407-418.
[7]Jeon S,Kim YJ,Kim ST,et al.Proteomic analysis of the neuroprotectivemechanisms of acupuncture treatment in a Parkinson’s diseasemousemodel[J].Proteomics,2008,(8):4822-4832.
[8]Kim ST,Moon W,Chae Y,et al.The effect of electroacupuncture for 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine-induced roteomic changes in themouse striatum[J].Journal of Physiological Sciences,2010,(60):27-34.
[9]Jia J,Yu Y,Deng JH,et al.A review of Omics research in acupuncture:The relevance and future prospects for understanding the nature ofmeridians and acupoints[J].Journal of Ethnopharmacology,2012,(140):594-603.
[10]Choi YG,Yeo S,Hong YM,et al.Neuroprotective changes of striatal degeneration-relatedgene expression by acupuncture in anmPTPmousemodel of Parkinsonism:microarray analysis[J].Cellular andmolecular Neurobiology,2011,(31):377-391.
[11]Liu L,Wang Y,Li B,et al.Evaluation of nigrostiatal damage and its change over weeks in a ratmodel of Parkinson’s disease:small animal positron emission tomography studies with[(11)C]beta-CFT[J].Nuclearmedicine and Biology,2009,(36):941-947.
[12]Kim YK,Lim HH,Song YK,et al.Effect of acupuncture on 6-hydroxydopamine-induced nigrostratal dopaminergic neuronal cell death in rats[J].Neurosci Letters,2005,(384):133-138.
[13]Sun ZL,Jia J,gong XL,et al.Inhibition ofglutamate and acetylcholine release in behavioral improvement in duced by electroacupuncture in parkinsonian rats[J].Neurosci Letters,2012,(520):32-37.
[14]黄攀攀,马骏,王彦春,等.太冲、风府穴对帕金森病大鼠学习记忆能力及脑源性神经营养因子影响的实验研究[J].中医药通报,2010,9(2):55-57.
[15]Cho SY,Shim SR,Rhee HY,et al.Effectiveness of acupuncture and bee venom acupuncture in idiopathic Parkinson’s disease[J].Parkinsonism and related disorders,2012,(18):948-952.
[16]gao R,ZhanggJ,Wang Y,et al.High frequency electro-acupuncture enhances striatum DAT and D1 receptor,but decreases D2 receptor level in 6-OHDA lesioned rats[J].Brain Res,2013,(237):263-269.
[17]Park HJ,Lim S,Joo WS,et al.Acupuncture prevents 6-hydroxydopamine-induced neuronal death in the nigrostriatal dopaminergic system in the rat Parkinson’s diseasemodel[J].Experimental Neurology,2003,(180):92-97.
[18]Ji J,Sun ZL,Li Bo,et al.Electro-acupuncture stimulation improvesmotor disorders in Parkinsian rats[J].Behavioural Brain Res,2009,(205):214-218.
[19]黄攀攀,马骏,王彦春,等.针刺对帕金森病模型大鼠中脑黑质脑源性神经营养因子及其受体Tr KB的影响[J].湖北中医学院学报,2010,12(2):3-5.
[20]Liang XB,Liu XY,Li FQ,et al.Long-term high-frequency electro-acupuncture stimulation prevents neuronal degeneration and up-regulates BDNFmRNA in the substantia nigra and ventral tegmental area followingmedial forebrain bundle axotomy[J].Brain Res,2002,(108):51-59.
[21]Cheng A,Coksaygan T,Tang H,et al.Truncated tyrosine kinase B brain-derived neurotrophic factor receptor directs cortical neural stem cells to aglial cell fate by a novel signalingmechanism[J].J Neurochem,2007,(100):1515-1530.
[22]Yu RK,Yanagisawam.glycobiology of neural stem cells[J].CNS Neurol Disord Drug Targets,2006,5(4):415-423.
[23]王顺,戚秀杰,韩迪.头部电针透穴疗法对帕金森病模型大鼠黑质神经干细胞增殖的影响[J].世界针灸杂志,2008,18(4):23-31.
[24]Yu YP,Ju WP,Li ZG,et al.Acupuncture inhibits oxidative stress and rotational behavior in 6-hydroxydopamine lesioned rat[J].Brain Research,2010,(1336):58-65.
[25]石波,杨蓉,田维珍,等.电针与锌合用对PD模型大鼠抗氧化防御系统和TH表达的影响[J].江苏中医药,2012,44(7):70-72.
[26]Zecca L,YoudinmB,Riederer P,et al.Ion brain ageing and neurodegenerative disords[J].Nat Rev Neurosci,2004,(5):863-873.
[27]Haacke EM,Cheng NY,HousemJ,et al.Imaging iron stores in the brain usingmagnetic resonance imaging[J].Magn Reson Imaging,2005,(23):1-25.
[28]Choi YG,Park JH,Lim S.Acupuncture inhibits ferric iron deposition and ferritin-heavy chain reduction in anmPTP-induced parkinsonismmodel[J].Neuroscience Letters,2009,(450):92-96.
[29]Kang JM,Park HJ,Choi YG,et al.Acupuncture inhibitsmicroglial activation and inflammatory events in themPTP-inducedmousemodel[J].Brain Res,2007,(1131):211-219.
[30]梅晨健,马莉,徐惠荣,等.针刺夹脊穴对帕金森小鼠行为学及脑内NO含量的影响[J].中医药信息,2010,27(2):74-76.
[31]Kang JM,Park HJ,Choi YG,et al.Acupuncture inhibitsmicroglial activation and inflammatory events in themPTP-inducedmousemodel[J].Brain Res,2007,(1131):211-219.
[32]Huang Y,Jiang X,Zhuo Y,et al.Complementary acupuncture treatment increases cerebralmetabolism in patients with Parkinson’s disease[J].Int J Neurosci,2009,(119):1190-1197.
[33]Keeney PM,Xie J,Capaldi RA,et al.Parkinson’s disease brainmitochondrial complex I has oxidatively damaged subunits and is functionally impaired andmisassembled[J].J Neurosci,2006,26(19):5256-5264.
[34]Chen YR,Chen CL,Zhang L,et a1.Supemxidegeneration frommitochondrial NADH dehydrogenase induces self-inactivation with specific protein radical formation[J].JBiol Chem,2005,280(45):37339-37348.
[35]孙红梅,和欣,王媛媛,等.针刺百会、大椎穴对帕金森病小鼠脑线粒体复合物活性的影响[J].北京中医药大学学报,2011,34(4):250-253.
10.3969/j.issn.1672-2779.2013.11.105
1672-2779(2013)-11-0160-04
��张文娟
2013-05-11)
国家自然科学基金青年科学基金项目[No:81001547];上海市重点学科建设项目[No:S30304]
*通讯作者