基于电针频率的针刺镇痛机理研究进展

阎丽娟，付宏伟，赵　悦，夏虹影，郭　义，郭永明

（天津中医药大学，天津 300193）

基于电针频率的针刺镇痛机理研究进展

阎丽娟，付宏伟，赵悦，夏虹影，郭义，郭永明

（天津中医药大学，天津 300193）

通过文献整理，总结分析相关实验研究及临床研究报道，从针刺镇痛的神经化学机制、神经生理机制、分子机制和效应机制等方面分析不同频率电针镇痛效应的研究现状，提出不同电针频率兴奋不同的中枢部位而产生不同的中枢性阿片肽，不同电针频率兴奋不同感受器经不同神经纤维传入，不同针刺手法引起的神经电信息编码序列不同，为今后对针刺镇痛机理的研究提供了理论依据。

针刺疗法；电针；频率；针刺镇痛；综述

2010年8月在加拿大蒙特里尔召开第13届世界疼痛大会上，神经生理学家韩济生院士应邀作针刺镇痛大会报告。这是国际疼痛学会（IASP）成立35年来首次以针刺镇痛为题进行大会报告。经过40余年的广泛研究，已证明针刺可用于一系列疾病的治疗。世界卫生组织（WHO）列出40余种适应证，疼痛属其中之一［1］。统计1991年至2009年间发表的3975篇针刺有关论文中，1647篇（41%）与痛与镇痛有关［2］。可见，针刺镇痛是针刺的主要作用之一，已经得到广泛的认同和应用。随着神经科学的不断发展，这一研究领域将不断取得进展，极大地促进了世界范围内针刺治疗疼痛的应用［3］。但针刺镇痛的机理尚未完全明确，针刺镇痛效应的机理可分为3部分，一部分为神经生理机制，即包括了针刺信号的外周传入途径、针刺信号的中枢传导途径、针刺信号与疼痛信号在中枢的整合以及激活脑内一些相关的痛觉调制结构；一部分为神经化学机制，包括了β-内啡肽（β-EP）、脑啡肽（ENK）、强啡肽（DYN）等阿片肽物质和5-羟色胺、去甲肾上腺素、多巴胺、乙酰胆碱等经典神经递质；另一部分为分子机制，即不同频率电针对中枢c-fos表达和中枢三类阿片肽基因表达的影响［4］。

电针镇痛，是在毫针针刺入腧穴后用电针仪通过毫针输入电流而达到镇痛目的。大量的研究表明，电针不同的刺激频率对机体可以产生不同的镇痛效应［5-8］。笔者将从不同频率电针引起针刺镇痛的研究进展进行综述，现报告如下。

1　针刺镇痛的神经化学机制

1.1针刺镇痛中阿片肽的作用

针刺镇痛时，针刺可促进脑内阿片肽的释放，其中β-EP和ENK在脑内具有很强的镇痛效应，而ENK与DYN在脊髓内也有镇痛作用。

针刺激活脑内的内阿片肽系统，主要通过3个方面发挥镇痛作用。一是脊髓内的内阿片肽神经元释放相应递质，作用于处级感觉传入末梢的阿片受体，抑制传入末梢释放P物质，抑制脊髓伤害性感受神经元的痛反应。其次，脑内有关核团中内阿片肽能神经元兴奋，释放递质并通过有关神经元复杂的换元，参与下行抑制系统，起到抑制痛觉传递的作用。三是垂体β-EP释放至血液内也起一定的作用。

已有实验证明，2 Hz电针主要激活脑和脊髓中的ENK能系统和脑内的β-EP能系统介导镇痛效应；100 Hz电针主要激活脊髓DYN能系统介导镇痛效应［4］。低频（2 Hz）与高频（15 Hz或100 Hz）交替出现的疏密波，低频与高频每3 s交替出现，可使β-EP、孤啡肽、DYN同时释放，在动物实验中镇痛效果最佳［9］。

1.2针刺镇痛中经典神经递质的作用

针刺镇痛时，脑内5-羟色胺的合成、释放和利用都增加，合成超过利用，因此脑内5-羟色胺含量增加。激活脑内去甲肾上腺素能上行投射系统，对抗针刺镇痛；激活低位脑干发出的去甲肾上腺素能下行投射系统则加强针刺镇痛。针刺对脑内多巴胺能系统的激活则削弱或对抗针刺镇痛。中枢乙酰胆碱能系统被激活时也加强针刺镇痛。

2　不同频率电针镇痛的神经生理机制

门聪等［10］提出不同针刺产生不同效果的一个可能机制是由于不同手法和频率的针刺引起了不同类神经元不同频率的放电，进而对靶器官产生不同作用。相关学者通过观察不同针剌手法对神经放电变化的影响，采用现代新的方法，得到不同针刺手法的能量分布［11-14］。通过引入编码异质性系数可以对编码选择性进行量化，并与时空编码分析结果一致。

3　不同频率电针镇痛的分子机制

王珂［15］用2 Hz和100 Hz电针分别作用于各40只大鼠，连续2 d，根据针刺前后痛阈改变百分比和稳定性筛选对镇痛效应好的高反应性大鼠（HR）和镇痛效应差的低反应性大鼠（LR），比较HR和LR大鼠最后一次电针结束1 h后DH基因表达的异同。实验结果表明，电针治疗脊髓损伤等疾病可能与调节神经可塑性基因有关，2 Hz电针能加强这一效应，而100 Hz可能通过调节谷胱甘肽起到抗氧化应激效应；DH节段神经递质受体相互作用和抑制促炎细胞因子释放在HR和LR中的差异性，提示两者在2 Hz和100 Hz电针镇痛效应差异中发挥重要作用。其又在随后的实验中明确无论低频还是高频电针均能对脊髓背角神经信号传递产生较广泛的调节，低频电针更多参与神经可塑性调节，高频电针对应激和免疫功能调节更明显［16］。

张静［17］采用WesternBlot及免疫荧光双标组织化学技术检测大鼠致炎后第7天不同频率电针对炎性痛大鼠病灶局部皮肤组织CB2受体蛋白表达的影响以及对皮肤角质化细胞及浸润的不同类型的免疫细胞上CB2受体表达的影响。结果提示，2 Hz和100 Hz电针的镇痛效应可能与其上调炎性痛病灶局部皮肤组织中CB2受体的蛋白表达有相关性，其中电针后皮肤角质化细胞上CB2受体表达上调最为显著，可能是参与电针镇痛的主要细胞。

林亚平等［18］将50只大鼠完全随机分成空白组、假手术组、模型组、低频电针组和高频电针组，除空白组外造成胃扩张疼痛模型，低频（2 Hz）和高频（100 Hz），电针刺激“足三里”为施治因素，观察大鼠拟痛行为学评分，用免疫组化法检测下丘脑组织中SP、β-EP的表达。结果显示，不同电针频率刺激“足三里”均可减轻胃扩张疼痛大鼠的应激反应，这可能是通过促进了下丘脑内疼痛信息物质SP、β-EP的合成与释放，从而发挥镇痛作用，且高频电针的镇痛效应优于低频电针。

张琪等［19］采用低频电针刺激观察对慢性痛大鼠背根神经节P2X3受体表达的影响。结果显示，低频电针可以减轻痛觉超敏，疗效持续约70 min。同时，低频电针也可以使慢性痛大鼠背根神经节增高的P2X3 mRNA明显减低，提示低频脉冲电针的镇痛作用可能部分是通过抑制P2X3基因的表达实现的。

此外，他们还观察了低频脉冲电针对慢性神经病理痛大鼠背根神经节磷酸化环磷酸腺苷反应元件结合蛋白（p-CREB）表达的影响。结果发现，模型对照组的热痛阈较空白对照组显著降低，并伴见p-CREB表达的显著增高，电针治疗组大鼠的热痛阈值较模型对照组显著升高，p-CREB表达亦显著下调。提示低频脉冲电针的镇痛作用可能部分是通过抑制p-CREB的表达实现［20］。

上述研究结果表明，电针可以通过改变初级传入神经元中基因的表达而对疼痛起到调控作用。

4　不同频率电针镇痛效应不同的机制

4.1不同频率电针可以刺激不同的中枢性阿片肽产生，但机制未明

现代医学认为，体内有两套与痛觉相关的系统，一是痛觉的传导系统；二是痛觉的调制系统（内源性镇痛系统），针刺可激活调制系统产生镇痛作用。中枢阿片肽主要分三大类，即β-EP、ENK与DYN，它们是内源性镇痛系统的主要神经化学基础物质［21］。

韩济生教授实验室进行的神经化学研究发现，2 Hz电刺激使人和大鼠脑脊液中ENK和β-EP的含量升高，而100 Hz电刺激则使DYN含量升高［22-23］。这一发现得到其后进行的药理学实验［22］和交叉耐受实验［24］的证明。有证据表明，2 Hz和100 Hz电针产生的疗效是通过不同机制实现的。但仍然不了解2 Hz和100 Hz的差别是属于量变抑或质变。

随后，他们又详细研究了低频和高频电针镇痛的中枢神经通路。2 Hz电针的信号通过下丘脑弓状核（ARC，β-EP神经元）、中脑导水管周围灰质（PAG）、延脑（脑啡肽能神经元）到达脊髓背角神经元，抑制其对伤害信号的传递。100 Hz电刺激激活一条较短的传导通路，经臂旁核、PAG、延脑到达脊髓背角神经元，其中有DYN能神经元参与［25］。100 Hz电针30 min使脊髓背角DYN含量增加10倍之多，但前角DYN含量没有明显变化［26］。由此可见，大量证据说明，可以把2 Hz电针和100 Hz电针看作是两种性质不同的治疗方法［1］。

4.2不同频率电针可激活不同的神经纤维参与镇痛

从针刺角度看，穴位是深部感受器密集的部位。针刺镇痛开始于穴位深部感受器的兴奋，针刺信号必然沿着一定的外周径路和中枢径路逐步传导到脑的高级部位，从而形成针感并产生镇痛和针刺镇痛效应。研究者认为，针刺信号主要沿着深部躯体神经中的Ⅱ、Ⅲ类纤维传导的，Ⅳ类纤维也有参与针刺信号传入的可能。电针直接刺激传导痛觉的神经，一方面可以使这类神经中痛觉纤维的传导发生阻滞，同时又可使脊髓背角细胞对伤害性刺激的反应受到抑制。

但近年来通过观察不同强度的电针镇痛效应，发现低强度电针是以其非伤害性刺激成分，主要兴奋Ⅰ类（Aα）、Ⅱ类（Aβ）传入纤维，通过脊髓节段痛整合作用实现镇痛，镇痛效应局限于穴区附近或同一神经节段所支配的范围内，并表现出穴位相对的特异性（即不同穴位或非穴点之间镇痛程度的差异性）；而高强度电针以其伤害性刺激成分，除兴奋Ⅰ类和Ⅱ类纤维外，主要兴奋Ⅲ类（Aδ），特别是Ⅳ类（C）传入纤维，激活脑干中缝大核（nucleus raphemagnus， NRM）痛负反馈调节机制，再经下行抑制途径而发挥全身性的强烈镇痛作用，表现出镇痛作用的广泛性［27］。

4.3不同针刺参数可引起神经放电序列编码的不同组合

针刺作用可产生两类信息，即化学信息和电信息。针刺的电信息沿着一定的外周和中枢路径，传导到脑的高级部位，导致针感的形成。这种电信息以在时间和频率上序列组合的编码形式发挥着对机体功能活动的整合与调控作用。近年来针刺以及随之产生的电信息逐渐成为研究热点。

Adrian于1926年首先提出了神经元放电的频率编码理论，认为神经元通过放电频率携带信息。Abeles于1982年提出了时间编码理论，认为神经元所发放的动作电位串中除了包含频率信息外，神经元放电序列的时间模式中蕴涵着丰富的动态信息。随着对神经编码研究的逐渐深入，有学者提出频率编码和时间编码很可能并不是截然对立，而是内在统一的，都是神经系统编码信息的重要方面。结合时间编码和频率编码能更好地表达神经元放电的动态规律［28］。

针刺刺激参数不同可产生不同效果。从神经系统角度来看，这与传入神经纤维的类别和神经电信息的编码等特性有关。由于动作电位是全或无的，即阈下刺激不能引起动作电位的发放，而一旦达到阈刺激或阈上刺激，引起的动作电位一般不会影响电位幅度，而只会对放电的频率模式和时间模式产生影响。神经系统是以离散的动作电位放电序列进行信息的表达和传递［29］，不同信息就包含在这些动作电位的组合和序列中，如应用非线性动力学方法（如熵、分岔、复杂度、混沌特性分析等）观察不同针刺手法引起的神经动作电位编码序列的差别，已获得了一些非常有价值的实验结果。

5　讨论

综上所述，在针刺镇痛效应的机理研究中，已经开展了一系列工作，获得了许多有价值的理论和实验资料，针刺镇痛的机理尚未完全阐明。已经发现不同电针频率兴奋不同的中枢部位而产生不同的中枢性阿片肽，不同电针频率兴奋不同感受器经不同神经纤维传入，不同针刺手法引起的神经电信息编码序列不同，那问题是不同频率的电针，不同的神经电信息编码，不同的中枢性阿片肽之间是否存在相关性？因此笔者认为需要从多学科、多角度对针刺镇痛的机理进行探索，将各项研究之间建立起相互联系、相互影响的复合网络，进行系统归纳和提炼，以期更好地提高针灸临床的疗效，推动现代生命科学的发展。

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Research P rogress of the M echanism of Ac upuncture Ana lgesia Base d on Ele ctroacupuncture F requency

YAN L i-juan，FU Hong-wei， ZHAO Yue， XIA Hong-ying， GUO Yi， GUO Yong-ming.Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，China

By organizing literature， summarizing and analyzing the relevant experimental and clinical studies， this article analyzed the study status of the an algesic action of electroacupuncture with different frequencies from the chemical mechanism， neurophysical mechanism， molecular mechanism， and action mechanism. It brought up that electroacupuncture of different frequencies can activate different regions in the central system and generate different central opioid peptides， excite different receptors and afferent neurons， and different acupuncture manipulations can induce different neural electrical information encoding sequences. This article has provided theoretical evidences for future researches on the mechanism of acupuncture analgesia.

Acupuncture therapy； Electroacupuncture； Frequency； Acupuncture analgesia； Review

R245

A

10.13460/j.issn.1005-0957.2016.01.0121

1005-0957（2016）01-0121-04

国家自然科学基金项目青年基金（81303022）

阎丽娟（1981 - ），女，2012级博士生

郭义（1956 - ），男，教授，研究方向为经穴的科学基础、刺络放血、针灸标准化，Email:guoyi_168@163.com

2015-07-12