基于心率变异性分析针刺对自主神经功能调节作用研究近况

陈芷枫,赵芸芸,汪杏,向云霞,赵凌(成都中医药大学针灸推拿学院,成都 610075)



·综述·

基于心率变异性分析针刺对自主神经功能调节作用研究近况

陈芷枫,赵芸芸,汪杏,向云霞,赵凌
(成都中医药大学针灸推拿学院,成都 610075)

【摘要】中医学认为针灸治病的最终目的是调和阴阳,针刺向穴位传递信息,通过经络系统或神经系统传递到相应脏腑组织器官和大脑,从而调节机体的阴阳平衡状态。近年来国内学者对针刺调节疾病的心率变异性(heart rate variability,HRV)分析进行了深入研究,发现针刺调节各内脏器官的作用与自主神经系统密切相关,针刺可以调节交感神经和副交感神经的平衡;许多学者通过HRV频域性或时域性分析探讨针刺效应对自主神经功能失调相关疾病的影响,取得了一定的成果。该文就近年来国内对针刺结合HRV分析对自主神经功能失调疾病的研究加以总结,综述了自主神经与疾病的紧密联系和针刺作用的相关机制。

【关键词】心率变异性;针刺;自主神经系统;综述文献

心率变异性(heart rate variability,HRV)是新近发展起来的反映心脏自主神经功能活动的一项能定量、可重复的检测方法。它是指逐次检测窦性心搏间心动周期的微小差异,反映窦性心律的波动变化过程,其发生的主要机制是心脏的电活动节律直接接受心脏交感神经和迷走神经双重调节并相互平衡[1]。由于HRV是无创、稳定、准确且易行的心电监测指标之一,是分析评价心脏自主神经功能活动的较好办法,现在广泛应用于心血管和精神障碍等疾病的临床实践和基础研究,并逐渐发展成为近年来研究的热点问题,但目前将HRV用于针刺的研究还相对较少。

自主神经系统又称植物神经系统,它维持人体重要的生命活动,其主要功能在于调节机体内脏、血管、平滑肌及腺体的活动,参与机体对内外环境刺激的反应。很多疾病的发生都与自主神经功能失调有关,针刺可以通过对自主神经功能的调节来预防和治疗相关疾病。HRV反映自主神经系统活性和定量评估心脏交感神经与迷走神经张力及其平衡性。正常情况下,迷走神经对HRV起着决定作用,迷走神经功能健全时HRV值较大,迷走神经功能受损时HRV值偏小,变化明显;研究表明,心率异常的变化是与一定的病理条件相联系的, 对HRV信号的分析能了解在一定病理条件下自主神经系统交感-副交感神经活动均衡性所受到的影响。

1　HRV应用于针刺作用机制的研究

1.1针刺作用的双向性

研究表明针刺对健康人心率的调整存在双向性,并以迷走神经反应为主[2]。针刺可抑制交感神经活性,提高迷走神经活性,减慢心率。别怀玺等[3]对35例健康人针刺神门穴前、针刺中及针刺后的心率变异性指标进行对照分析,发现针刺神门可以使心率减慢,心率变异性增高。甄而传等[4]比较60例健康人神门穴针刺前、中、后心率变异性变化,与空白组比较,针刺神门穴时全部窦性心搏RR间期(简称NN间期)的标准差(SDNN)、相邻RR间期差值的均方根(RMSSD)、低频成分(LF)、高频成分(HF)均升高,并且出针后LF仍高于空白组。廖韩波等[5]针刺40例无心脏疾病的各类患者,观察针刺前、留针中、出针后等不同状态下各10 min后的HRV指标,结果发现时域指标SD、RMSSD出针后变高;频域指标LF、HF、LF/HF留针和出针后均变低。张明金等[2]对24例健康人针刺内关穴前后的心率变异性指标进行对照分析,结果显示SDNN、RMSSD、相邻NN之差PNN50(NN50占总NN间期个数的百分比,其中NN50指全部NN间期中相邻的NN间期之差＞50 ms的心搏数)各项指数均明显增加,针刺前后差异存在着统计学意义,说明针刺对HRV有良好的刺激调整作用。Li Z等[6]研究在非疲劳状态与疲劳状态下,针刺合谷和内关,非疲劳状态针刺后迷走神经活动和交感神经活动没有显著变化;而在疲劳状态下,交感神经张力降低,迷走神经张力提高,疲劳程度得到一定程度的缓解。

1.2自主神经功能的完整性

研究表明针刺效应依赖完整的自主神经功能,并且主要作用于迷走神经。石现等[7]进行了针刺调节人体心率变异性的实验研究,并通过逆向的药物干预,观察针刺作用下心脏自主神经活动的表现,结果显示,在阿托品使交感神经活动增强、HRV降低的状态下,针刺的效应是使交感神经活动减弱,迷走神经活动增强的去药物干预样作用。张志雄等[8]观察切断迷走神经的急性心肌缺血大鼠,电针刺激内关穴时心率变异频谱的特征,结果显示电针能明显提高缺血心肌的VFT,切断迷走神经后,电针的这一作用消失。说明针刺调整自主神经功能的关键点在迷走神经,具体反应机制值得我们深入探究。

2　针刺治疗自主神经功能紊乱相关疾病的研究

疾病打破了交感神经与副交感神经之间的平衡,而持久的自主性神经平衡障碍亦可导致疾病。通过目前的研究,针刺对自主神经系统疾病的调节机制是极其复杂的。自主神经不受人的意志支配,直接或间接调节内脏器官的功能活动,当人体自主神经系统功能紊乱时,身体的各个系统都会受到影响。针刺作为一种刺激,通过经络发挥作用,其本质是以人体自身具有的自我调整机能、自我康复能力为基础[9]。针刺对自主神经的调节在一定程度上是双向、良性的调整作用,即借助机体自身的组织结构与机能,提高低下或抑制亢进的交感神经功能,兴奋或抑制副交感神经功能,使之恢复平衡的生理状态。

2.1心脑血管疾病

人体自主神经功能紊乱,心脑血管系统可出现阵发性高血压、周期性低血压、窦性心动过速或过缓及类似心肌梗死的表现,并且会严重影响脑血管疾病的预后。针刺对自主神经功能影响的临床研究对象常为心脑血管疾病患者,针刺内关穴和神门穴对心血管疾病的治疗作用已被临床实践反复证实[10-13],是目前国内外临床和动物实验研究中针灸常用选穴。刘广运等[14]观察缺血性心脏病患者针刺内关穴前、后(10 min)比较LF段和LF/HF值均有显著变化,HF变化无统计学意义。周军等[15]观察针刺40例老年高血压患者内关穴发现LF、HF、LF/HF指标均下降,下降幅度分别为41.70%、10.79%、34.96%,LF、LF/HF差异均有统计学意义。罗海鸥等[16]观察针刺28例心脏X综合征患者内关,针刺组和对照组治疗后心率变异性各参数较治疗前均显著改善,ST段水平下移幅度较治疗前明显降低。王琴玉等[17]观察针刺对肾血管性高血压大鼠的降压效应,发现针刺肾俞、足三里都使HF增高,从而降低LF/HF的比值。周美启等[18]观察电针心经、小肠经对急性心肌缺血模型大鼠HRV影响,结果电针心经、小肠经具有显著对抗脑垂体后叶素所致的R-R间期延长、TV增大和LF/HF减小的作用。电针可使LF/HF比值增大,即LF值相对增大。李梦等[19]观察电针内关穴和心俞穴对急性心肌缺血大鼠心率变异性的协同保护作用。结果显示内关组、心俞组和内关加心俞组均能显著改善脑垂体后叶素所致的RRI延长、TV增大和LF/HF减小,且内关加心俞组心率变异性的改善最为明显。单敏初等[20]用6～60 Hz疏密波的电针急性心肌缺血大鼠的内关穴,可使心脏交感神经放电频率增加,迷走神经放电频率降低。

此外,脑血管的收缩受颈上动脉的调节,脑血管疾病时可发生交感神经功能障碍。针刺可以通过调节交感神经的功能,使血管舒缩功能恢复正常,改善微循环,改善脑血管疾病的预后。傅立新等[21]通过观察针刺49例急性脑卒中引发心脏损伤的患者治疗前后HRV的变化情况可知,观察组与对照组急性脑卒中患者HRV各项指标均显著降低,对照组仅有SDNN、每5 min NN(RR)间期平均值的标准差(SDANN)较治疗前有改善,且观察组改善优于对照组。吴敬等[22]以内关、人中、三阴交为主穴,郄门、心俞、膻中、足三里为配穴针刺脑卒中患者94例,观察治疗前后HRV的变化,结果发现48例脑出血患者和46例脑梗死患者在治疗前后SDNN、RMSSD、PNN50均升高(P＜0.01)。侯庆[23]采用醒脑开窍针法治疗中风继发脑-心综合征40例,治疗后HRV指标除SDANN外其余指标差异均有显著性意义。

2.2呼吸系统疾病

自主神经功能紊乱可导致呼吸深度和频率的变化,呼吸系统疾病患者也可表现出HRV不同程度的改变,但目前针刺对呼吸系统疾病患者HRV影响的研究还相对较少。张文彭等[24]应用抗哮喘药物的同时取宣肺健脾益肾穴位(曲池、列缺、鱼际、内关、足三里、三阴交、太溪),行平补平泻,观察40例不同病情程度哮喘患者针刺治疗前后心率变异性频域指标的改变。研究发现间歇状态和轻度哮喘患者治疗后总功率、极低频功率、HRV三角指数、PNN50较对照组有显著增高;中度和重度哮喘患者治疗后LF、LFnorm、VLF(甚低频)、(LF＋VLF)/HF治疗组均出现显著性增高,组间比较亦均有显著性差异。

2.3消化系统疾病

彭随风等[25]观察电针足三里、内关改善40例功能性消化不良患者的自主神经功能,结果表现为电针前后HF显著增加,LF/HF显著降低。Schneider A等[26]将43例肠易激综合征患者随机分为针刺穴位组和非穴对照组,通过评价患者心率变异性发现与非穴对照组相比,针刺穴位组可以下调心率反应,引起副交感神经持续兴奋,缓解相应临床症状。

2.4情绪障碍及失眠

情绪会引起自主神经系统的反应,Ekman P等[27]研究小组通过对厌恶、恐惧和悲哀等几种负性情绪之间的差异进行研究,证实了自主神经所支配的脏器活动发生了不同的变化,由于手段方面的限制,所测量的不是自主神经本身(交感和副交感神经)的变化模式,而目前心率变异性为我们进一步研究该问题提供了较好的手段。别怀玺[28]采用5 min心率变异性取样,对32例焦虑患者针刺治疗前后的心率变异性指标进行对照分析,发现针刺治疗后焦虑障碍患者心率变异指标改善,交感神经与副交感神经比值降低。潘莉等[29]观察电针双侧内关穴对海洛因依赖大鼠心率变异性的影响,发现电针内关穴组SDNN、RMSSD均升高,LF、HF也升高,LF/HF比值减小,但差异无统计学意义。侯庆等[30]通过针刺干预40例郁证患者,观察到针刺对郁证患者HRV降低有明显的改善作用,SDNN、RMSSD、HF在针刺后都显著上升,预示着针刺可良性调整自主神经的均衡性,改善郁证患者自主神经紊乱状态。另外,朱建[31]报道了1例自主神经功能紊乱导致失眠迁延10余年的病例,发现针刺百会、血海、三阴交等穴可以调整全身的气血阴阳,发挥调节自主神经功能紊乱的作用,改善失眠症状。

2.5痛证

针刺镇痛是中医学的重要特色之一,针刺镇痛的机制与神经传导密切相关,同时还影响内源性阿片肽、神经递质和其他物质的生成和分泌过程,使神经传导正常化。目前有关针刺镇痛机制的研究多采用对针刺后体内神经递质这些生化指标以及基因变化的检测,发现针刺可促使吗啡样物质的释放,增加脑内阿片肽的含量,提高c-fos的表达等,由此针刺能产生镇痛作用,但是却难以监测针刺镇痛过程中瞬时镇痛效果。周密等[32]通过分析100例术前病人电疼痛刺激下生理和生化指标之间的相关性,结果表明疼痛时机体的生理指标和即时血清生化指标的变化均密切相关;且心率、心率变异性和生化指标相关性的密切程度最大,血压次之,皮肤电阻相对较弱。对照组电针足三里15 min后痛阈明显提高了,说明电针镇痛有效,再给予疼痛刺激后生理指标的变化和血清生化指标的变化仍密切相关,表明结果的稳定,提示临床可用心率变异性监测针刺镇痛的效果。胡莎莎等[33]观察耳针对结直肠扩张大鼠内脏痛的结果显示,针刺前后HRV高频成分没有明显变化,耳针刺激并未引起该模型迷走神经活性增加,提示耳针对自主神经功能平衡状态的影响需要进一步研究。

综上所述,许多研究发现针刺使HRV频域和时域分析的各指标LF、HF、LF/HF、SDNN、RMSSD等升高,表明针刺能够降低交感神经的活性,提高迷走神经张力,调节交感神经和迷走神经的平衡,增高HRV能够降低自主神经功能改变引起的多种疾病发生的概率,缓解自主神经功能紊乱引起的呼吸、消化、情绪、疼痛方面疾病的症状以及改善心脑血管疾病和神经官能症的预后。

3　讨论

近年来,心率变异性广泛应用于心脏自主神经功能的评价,特别在针刺治疗效果评定、心脑血管疾病预后评估等方面发挥了重大作用。然而,国内针刺对心率变异性的研究起步较晚,尚存在许多不足。

不同的针刺方法、部位等对自主神经系统的影响不同,进而可以为临床治疗疾病优化各种参数、寻找最佳的治疗方案提高依据。目前,对于观察心率变异性的穴位和组方尚无统一的标准,穴位与HRV是否存在相关性?单穴和组穴是否有差别?组穴不同是否有差别?这些问题都有待解决。针刺方法对心率变异性影响方面的研究较少,大多数的研究中针刺方法都是电针或者手针,因此行针、留针、穴位注射、穴位埋线等不同的针刺方法对HRV的影响是否相同?需要更多的研究去了解清楚。

针刺对心率变异性的影响及作用机制研究还有待深入,针刺对自主神经系统作用的机理研究尚未清楚,现阶段绝大部分是在研究针刺对自主神经或心率变异性的影响,没有深入地从细胞和分子水平研究神经、体液因素的作用机制,也忽略了呼吸、情绪等生理因素方面对心率变异性的影响,多因素之间相关性的研究较少。

科研方法有待改善,在实验研究方法上,无论是动物实验或临床研究,多数只有几十例,例数偏少,统计差异不明显;不同学者动物实验和人体试验研究结论不一致,如动物实验研究针刺抑制交感神经,而在正常人体试验研究中则为升高或不变;HRV测量、分析方法的选择有可能会影响研究结果;HRV有时域和频域分析,指标较多,在目前的针刺研究中用法不一,缺乏完善和统一的观察标准。

此外,近年来的针刺研究中引入了功能性磁共振成像技术(functional magnetic resonance imaging, fMRI)并迅速成为研究热点,它是一种有效的、无创的研究大脑功能的影像技术,能对特定的大脑活动皮层区域进行准确定位,具有较高的空间分辨率和良好的时间分辨率。HRV和fMRI两种不同的检测手段分别关注自主神经功能网络的不同角度,反映了针刺作用的不同途径。我们认为两者结合用于针刺机理和临床的研究可能为科学阐释针刺调和阴阳的作用机理提供更加客观、详实的证据。

另一方面,我们可以通过不断完善,建立一套量化统一、操作性强的HRV检测评估方法,实现HRV的测量标准化、分析标准化,用以更加深入地分析针刺对自主神经功能调节的作用机制,为针灸临床治疗和预防相关的疾病提供新的思路及方法,以提高针刺疗效,完善针灸治病理论,推动针灸研究的可持续发展。

参考文献

[1]郭继鸿,张海澄.动态心电图最新进展[M].北京:北京大学医学出版社,2005:86-119.

[2]张明金,魏明文,李婧.针刺内关穴对心率变异性的分析[J].中国针灸,2003,23(3):169-170.

[3]别怀玺,李秀亮.针刺神门穴对心率变异性的影响[J].陕西中医, 2011,32(6):727-728.

[4]甄而传,陈俊琦,王娇,等.神门穴针刺前、中、后心率变异性变化的比较研究[J].江苏中医药,2012,44(8):50-51.

[5]廖韩波,王升旭,黄泳,等.针刺对心率变异性影响的临床观察[J].上海针灸杂志,2009,28(6):326-327.

[6]Li Z,Wang C,Mak AF,et al.Effects of acupuncture on heart rate variability in normal subjects under fatigue and non-fatigue state[J]. Eur J Appl Physiol,2005,94(5-6):633-640.

[7]石现,杜怀东,花丽艳.针刺对家犬实验性心率变异性改变的影响[J].大连医科大学学报,1999,21(1):15-16.

[8]张志雄,包怡敏,郁礼兴.迷走神经在电针提高急性心肌缺血早期室颤阈中的作用[J].上海针灸杂志,2000,19(5):36-38.

[9]杜元灏.针灸临床研究的思路[J].中国针灸,2000,20(5):312-314.

[10]冯琥,王薇,屈亚云,等.内关穴注射吗啡与氟哌利多混合液治疗急性心肌梗死伴胸痛效果观察[J].河北医药,2011, (15):2315-2316.

[11]林冬群,林宇,胡佳心,等.电针内关、神门穴对冠心病冠脉旁路移植术后心功能的影响[J].现代中西医结合杂志,2009, (19):2241-2242.

[12]周小青,冯大鹏.计量分析针刺内关等穴对冠心病心绞痛的作用[J].中国中西医结合杂志,1993,(4):212-214.

[13]程冠军,俞在芳.电针神门对高血压病患者血压及心功能的影响[J].上海针灸杂志,1996,15(5):11-12.

[14]刘广运,王振华,辛德芝.针刺内关穴对缺血性心脏病人心率变异性的影响[J].中医药学报,2002,30(3):40-41.

[15]周军,陈烨.针灸对老年高血压患者心率变异性影响[J].现代预防医学,2008,35(20):4099-4102.

[16]罗海鸥,赵朝庭,罗昭林,等.针刺内关穴对心脏X综合征患者心率变异性的影响[J].中国中医急症,2013,22(7):1103-1104.

[17]王琴玉,唐巍.针刺对肾血管性高血压大鼠的降压效应[J].上海针灸杂志,2003,22(3):6-8.

[18]周美启,周逸平,汪克明,等.电针心经、小肠经干预心肌缺血作用及机制探讨[J].中国中医急症,2004,13(1):37-38.

[19]李梦,胡玲,蔡荣林,等.电针内关、心俞改善急性心肌缺血大鼠心率变异性的协同作用[J].中华中医药学刊,2008,26(8):1760 -1761.

[20]单敏初,张天红,蒋怡清,等.电针肾俞穴家兔心率变异性的谱分析[J].上海铁道大学学报(医学辑),1999,20(9):21-24.

[21]傅立新,赵建国,吴敬,等.针刺对急性脑卒中患者心率变异性的影响[J].中国中医急症,2002,11(4):241-244.

[22]吴敬,徐豫珏,李萌,等.针刺对脑卒中急性期心率变异性的影响[J].中国中医急症,2002,11(1):11-12.

[23]侯庆.针刺对中风继发脑-心综合征心率变异性的影响[J].中国针灸,2001,21(1):13-14.

[24]张文彭,Влаgnмnpcknn EB,Кyчepck Вл,等.宣肺健脾益肾针刺法对不同程度支气管哮喘患者肺功能与心率变异性的影响[J].中国中医基础医学杂志,2004,10(9):47-49.

[25]彭随风,杨家耀,时昭红.电针改善功能性消化不良胃动力、自主神经功能及心理状态[J].世界华人消化杂志,2008,16(36):4105-4109.

[26]Schneider A,Weiland C,Enck P,et al.Neuroendocrinological effects of acupuncture treatment in patients with irritable bowel syndrome[J]. Complement Ther Med,2007,15(4):255-263.

[27]Ekman P,Levenson RW,Friesen WV.Autonomic nervous system activitydistinguishesamongemotions[J].Science,1983,221 (4616):1208-1210.

[28]别怀玺.针刺治疗焦虑障碍患者心率变异性变化特点分析[J].针灸临床杂志,2013,29(2):11-12.

[29]潘莉,潘贵书.电针对海洛因依赖大鼠海马神经细胞凋亡的影响[J].包头医学院学报,2008,24(4):448-451.

[30]侯庆,杨阿根,石学敏.针刺治疗郁证心率变异40例[J].陕西中医, 2006,27(7):850-851.

[31]朱建.针刺为主治疗植物神经紊乱导致失眠治验1则[J].针灸临床杂志,2009,25(10):13.

[32]周密,王震虹,王祥瑞.急性疼痛及电针镇痛评估系统的临床研究[J].上海针灸杂志,2007,26(8):21-24.

[33]胡莎莎,李晗,王茵萍.耳针对结直肠扩张导致大鼠内脏痛的影响[J].江苏医药,2013,39(10):1141-1143.

【中图分类号】R246.1

【文献标志码】A

DOI:10.13460/j.issn.1005-0957.2016.06.0754

文章编号:1005-0957(2016)06-0754-04

收稿日期2015-10-20

基金项目:国家自然科学基金项目(81473603);四川省教育厅课题(14ZA0084)

作者简介:陈芷枫(1988-),女,2013级硕士生

通信作者:赵凌(1980-),女,研究员,博士,Email:zhaoling@cdutcm. edu.cn

Recent Research Situation of Heart Rate Variability-based Analysis of the Regulating Effect of Acupuncture on Autonomic Nervous Function

CHEN Zhi-feng,ZHAO Yun-yun,WANG Xing,XIANG Yun-xia,ZHAO Ling.
Chengdu University of Traditional Chinese Medicine School of Acupuncture and Massotherapy,Chengdu 610075,China

[Abstract]Traditional Chinese medicine considers that the final purpose of acupuncture treatment for disease is to harmonize yin and yang.Acupuncture redresses a balance between yin and yang by transmitting information to acupoints and then to corresponding visceral tissues and organs and the brain through the meridian system or the nervous system.In recent years,scholars at home thoroughly studied heart rate variability(HRV)analysis for acupuncture treatment of diseases and found that the regulating effect of acupuncture on visceral organs was closely related to autonomic nerves and acupuncture could restore a balance between sympathetic and parasympathetic nerves.Many scholars explored the effect of acupuncture on diseases related to autonomic nervous dysfunction by HRV frequency domain or time domain analysis and gained a certain achievements.This article summarizes recent years’domestic studies on HRV-based analysis of acupuncture for diseases with autonomic nervous dysfunction and reviews the close relationship between autonomic nerves and diseases and the related mechanism of acupuncture action.

[Key words]Heart rate variability;Acupuncture;Autonomic nervous system;Review literature