耳穴现象基于原初应激系统浅析

卢湘岳



耳穴现象基于原初应激系统浅析

卢湘岳

(华东师范大学,上海 200062)

耳穴同体内各器官一对一联系的现象,是由于体内存在原初应激系统的缘故。原初应激系统是由细胞缝隙连接耦联通路构成的。这个通路在心血管尚未出现时,就输运着小分子物质,支持胚盘的发育。当胚胎生长发育成熟后,该通路输运物质的功能静息,仅当细胞受到伤害性刺激时,相关的通路被激活,恢复胚胎发育时期的输运物质的功能。当受伤害的细胞都修复或更新后,相关的通路又进入静息状态。原初应激系统的发现,不仅解释了耳穴同体内各器官联系的现象,为探讨“体穴”诸现象的原因开拓了新思路,还为生命科学的研究开拓了一个全新领域。

耳穴;反射点;耳廓;缝隙连接;膜纳米管;原初应激系统;耳针

法国医生诺吉尔(Paul Nogier)博士于1954年首次提出耳廓反射点的概念[1],他认为耳廓反射点与机体特定区域相对应,且类似于倒置婴儿状分布排列[2]。当机体某个部位发生病变时,对应的耳廓反射点便会出现异常现象。针灸耳穴的分布也呈现倒置状态。

笔者根据现代医学缝隙连接的结构与功能,以及胚胎发育机制,并结合中医针灸耳穴现代研究文献报道,提出耳穴现象基于“原初应激系统”的理论,现报告如下。

1 项目相关基础知识

1.1 细胞之间的缝隙连接

1.1.1 缝隙连接的结构及功能

1855年德国学者魏尔肖(R.Virchow)提出“一切细胞来自细胞”的著名论断,即认为个体的所有细胞都是由原有细胞分裂产生的。当今,除了细胞分裂外,没有证据说明细胞繁殖还有其他途径,故认为细胞分裂是生物体生长、发育、繁殖的基础。

当一个哺乳动物的细胞分裂为两个时,俩细胞之间的细胞膜上出现通信连接通道,称为缝隙连接(gap junction, GJ)。GJ是由相邻的两个细胞各自提供杆状的连接蛋白(connexin, Cx)两两对接而成。6个杆状的Cx组成1个连接小体,中央围成直径约2 nm的亲水小管,称为中央小管。两侧中央小管互相通连,构成细胞间直接交通的孔道。1个缝隙连接中,连接小体的数目不等,可有数个至上千个。孔道的开闭受多种因素的影响,如膜电位和pH值降低或Ca2+浓度升高,均可使孔道变小直至关闭。

GJ有两个最基本的功能,即代谢耦联和电耦联。GJ通过中央小管进行细胞间离子和小分子物质的相互交换,称为代谢耦联;通过相互传导电位变化,称为电耦联。GJ没有主动输运物质的能力,其孔道两侧物质的移动总是从浓度高的一侧扩散到浓度低的一侧。尽管细胞之间的连接方式有多种,但具有通信功能的,只有GJ这一种。

1.1.2 胚胎中物质转运的途径及机制

1个受精卵细胞分裂为2个,由2个分裂为4个,再分裂为8个、16个……分裂过程中,因分裂而出现的细胞间均存在GJ,这些GJ均在执行着输运代谢物质和传导调节信号的任务。事实上,这些早期出现的新细胞均处在一个既无血管又无神经的微环境中。它们所在的卵泡的整个发育过程离不开细胞间的GJ。分子量小于1500 D的物质,如氨基酸、葡萄糖、核苷酸、维生素、激素、生长因子、cAMP等,均可通过GJ送达各细胞。

我们可借助于胚盘的中胚层细胞生成历程,来观察胚盘中物质转运的途径及机制。胚盘由两胚层转变为三胚层,起始于胚盘骶尾处的原沟(详见图1)。由图2可见,在两胚层胚盘上,由原沟产生的新细胞从原沟向周边增生。原沟先期生成的细胞出现在原沟的近旁,而后分裂增殖的细胞则出现在远离原沟的外缘。分裂生成的细胞从原沟向着胚盘的头端方向生长,从而组成了中胚层(详见图3)。

从原沟向胚盘头端分裂生长的中胚层细胞,细胞之间的GJ形成了贯通胚盘上部和下部的代谢耦联和电耦联的通路。来自厡沟的物质,沿这种细胞分裂增殖所形成的通路,输运到胚盘上部。随着整个胚盘沿头尾轴变长,这些通路的路径变为沿头尾轴列布的长条带状束。同样的,随着向上部增生的通路的增多,整个胚盘增宽、增厚。所有源自厡沟的由GJ连接形成的通路,均向着胚盘顶端汇聚。

当胚胎进入组织器官分化期,这些GJ出现发育分隔(developmental compartment),胚层中的细胞被分隔在不同的区域。但是,各区域内的细胞之间仍保持着有代谢耦联和电耦联功能的GJ。胚胎发育完成后,除了成熟的骨骼肌细胞和血细胞间不存在GJ外,其他的细胞之间均存在GJ[3]。

图1 两胚层胚盘上的原沟

图2 细胞分裂增生形成三胚层胚盘的冠状切面示意图

图3 中胚层细胞从原沟向着胚盘的头端方向生长

1.2 膜纳米管的生理作用

膜纳米管(membrane nanotubes)是一种临时出现的,连接两个距离较远细胞的丝状伪足样的膜性管道。细胞在受到外界刺激时,受激的细胞膜上会产生钙流(calcium fluxes)信号,从而激活近处的细胞快速伸展出丝状伪足样的膜性管道[4]。

膜管内有移动的微泡、胞质分子和小细胞器,其迁移方向总是与隧道纳米管形成的方向一致,即供体细胞就是开始形成突起的细胞[5-6]。膜管内的微泡中含有丰富的mRNA、蛋白质和多种生物活性脂类[7]。膜纳米管中物质的运输是一种主动行为,需要ATP和马达蛋白的参与。每个膜纳米管的连接均是相当短暂的动态过程。其形成和消失的时间间隔,通常只有几分钟[8]。

自2000年发现膜纳米管至今,人们已经研究了破骨前体细胞间、自然杀伤细胞和靶细胞之间、间充质干细胞和血管平滑肌之间、间皮瘤和肺癌等的恶性肿瘤细胞之间、心肌细胞和成纤维细胞之间、鼠角膜内的树突状细胞间以及人的实体瘤之中的膜纳米管,但在膜纳米管领域还有很多问题有待解决。

1.3 “应激反应”与“应急反应”

1.3.1 应激(irritability)的范畴

应激是指一切生物对环境各种刺激所发生的反应。应激表现在生物的生命过程和功能上,是生物学术语。如植物对水的刺激的反应是向水性,草履虫对触碰的反应是避害性,向日葵对光刺激的反应是向光性等。而应激反射是特指高等动物通过神经体液系统对各种刺激发生的反应,是通过反射弧结构来完成的,必由神经系统引发。应激反射隶属于应激的范畴。

当刺激激活了高等动物的“下丘脑-腺垂体-肾上腺皮质系统”时,通过糖皮质激素发挥作用,引发代谢改变,产生应激反射,使机体能忍受刺激及其危害。饥饿、疲劳、感染、中毒、麻醉、手术、创伤、缺氧、精神紧张、环境温度大幅度改变等均会引起应激反射。而当刺激激活了高等动物的“交感-肾上腺髓质系统”时,通过交感神经提高了中枢神经系统的兴奋性,立即引发应急反射,使机体快速抗拒刺激及其危害。剧痛、恐惧、失血、窒息、情绪激动、剧烈运动、暴冷暴热等突变性刺激均会引起应急反射。

许多作者在提及高等动物的应激反射和应急反射时,常称之为“应激反应”和“应急反应”,这未尝不可,但反射毕竟不可完全等同于反应,必要时应该将两者区分开来。

1.3.2 体内局部细胞的应激反应

在哺乳动物中,除红细胞外,所有组织中均有环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate, cAMP), cAMP是细胞内的第二信使。正常情况下,细胞内cAMP浓度为0.1～lmM,其在刺激作用下可升高到100倍以上。胞内cAMP的浓度快速增加后,经由GJ的代谢耦联孔道,扩散到相邻接的细胞中,使cAMP成为应激信号的载体,并将应激信号以接力方式传导到相邻的细胞。值得注意的是,应激信号一经产生,就会同时向信号通道的两端扩布。

以下实验表明,细胞外的刺激所引发的应激反应信号可沿缝隙连接的通路,从尾端远距离传导至头端。曾弥白[9]在神经胚期的东方蝾螈身上,割除神经板,制造出几个无神经的胚胎。将几个无神经的胚胎,通过手术首尾相接,连成一串,再在其一端接上1个有神经板的正常胚胎,这样就形成了“小火车”式的连体。“车头”是一个正常胚胎,“车厢”是几个无神经的胚胎。让这样的连体继续生长一个时期,然后用机械刺激任何一个无神经的胚胎,可以看到受刺激的无神经胚胎没有反应,而在远端的那个有神经板的胚胎却表现出强烈的收缩动作。该实验表明,即使是像蝾螈这种有神经的生物,其体内的局部细胞受到刺激后,也会出现局部细胞的应激反应,且应激信号可以不借助神经传导到代谢耦联通路的远端。此外,该实验同时指出,这种胚胎表皮细胞之间的信息传导是通过GJ进行的。

1.4 胚胎早期发育与胚体外形特征

外缘呈大弧形的三胚层胚盘卷拢成柱状时(详见图4),胚盘顶端原先的细胞群遭遇了局部凋亡,许多通道断裂,连续顺滑的大弧形消失。笔者认为,在代谢耦联通路的断裂处必然出现了端点。这些端点中相当多的部分显露在柱状胚体顶部的鳃沟、鳃弓等处。这就使那些同源原位组织细胞藉由代谢耦联通路投射在鳃沟、鳃弓等处,故而可以将这些端点称为原位组织细胞的“投射点”。随着柱状胚体的生长,胚体内的原基细胞会分化为形态和功能不相同的各种组织器官,但除非遭遇凋亡、游离、迁移,细胞间原先的GJ不会消失。

1.5 耳穴分布与胚体结构的关系

耳穴又称为投射点、反射点或反射区。耳穴的分布规律蕴藏了下列问题,身体内各部位是通过什么途径同耳廓产生一对一联系的?体内器官组织出现病害时,为什么耳廓反射点上会出现反应?耳廓上反射点的排列顺序为什么会上下倒置地分布?为什么耳廓上的反射点会依人体内各部位的顺序分布?

图4 第23天人的胚体(背面)模式图

1.5.1 近代对耳穴的概况研究

为寻找到这些问题的明确答案,耳穴研究者们进行了探索和讨论。有学者[10]观察到刺激胃迷走神经能产生耳部低电阻点增多的反应,认为耳穴同神经系统有密切关系。有学者[11]通过实验证明耳穴的阳性反应同体液有密切关系。也有研究者[12]认为耳穴与内脏机体的联系是多途径的,不是一个途径或一个系统,耳穴与内脏机体在多个层次上联系起来,神经系统是一个重要途径。至今为止,没有一项研究给出针对上述任一问题的明确答案。然而,根据本文上面的阐述,可证明在身体中存在着“原初应激系统”。由于身体中存在“原初应激系统”,上述的问题全都有了明确的答案。

1.5.2 原初应激系统

原初应激系统的物质基础就是细胞间的缝隙连接。分裂生长的细胞沿生长轨迹生成了一条条的耦联通路。图3展示的中胚层在生长的过程中分为3片,同时向顶端伸展。贴近胚盘中轴的轴旁中胚层铺就了同背侧躯干相关联的耦联通路;离中轴次远的侧板中胚层铺就了同内脏相关联的耦联通路;最远离胚盘中轴的体壁中胚层铺就了同身体胸腹面相关联的耦联通路[13]。所有中胚层的耦联通路均在顶端汇聚。前文指出,耳廓上的投射点沿着耦联通路一一对应着体内的原基。这些耦联通路的基本功能很简单,即传送小分子物质,而且不能主动传送,必须依赖物质浓度差进行扩散。当体内任一器官的局部细胞受到病害刺激时,受激细胞内产生高浓度的cAMP沿耦联通路扩散到头端的耳廓上,并到达对应的耳廓投射点(即穴位)。细胞内cAMP的增加会令细胞膜上ATP-Ca复合物中的Ca2+释放,而Ca2+的释放可激活近处的细胞快速伸展出丝状伪足样的膜性管道接通靶细胞,将生物活性脂类、胞质分子和小细胞器送入靶细胞内。这些补充的细胞成分被降解后,大大增加了细胞中小分子物质的浓度及扩散强度,使得远距离的输送得以维持,并且被输送的物质种类也得以增加,已不仅仅是cAMP。

1.5.3 耳穴的阳性反应现象

由于受激细胞产生的应激信号是向所有耦联细胞扩散的,故小分子物质不仅到达受刺激细胞的相邻细胞,还可到达耳廓上对应的耦联通路终端,即耳穴。送达该耳穴细胞的物质堆积后溢出,激起紧贴着的神经末梢、毛细血管出现反应,呈现小斑块、小范围的兴奋性阈值下降、组织的电阻变低等阳性反应现象。

1.5.4 耳穴排列顺序倒置

在柱状胚体弯曲前,第一鳃沟沟槽裂口向着顶端的外方开口(详见图4)。当柱状胚体弯曲后,第一鳃沟沟槽开口转而对着尾端,显现“倒置”的状态(详见 图5)。

图5 柱状胚体弯曲

由于耳廓是来自第一鳃沟处的细胞,这就意味着耳廓上GJ通路端点(穴位)的排列顺序也倒置了。值得注意的是,在讨论胚体的上下关系时,是以尾端为参照部位的。尾部处于胚体的下部,即使胚体在子宫内处于横位或倒转,尾部均是居于胚体的下端。尽管胚体各部位生长发育速度不均衡,造成了胚体形态的大幅度变化(包括顶部弯曲),但细胞间GJ通路的贯通却不受阻碍。当第一鳃沟处的细胞最终发育成人类的耳廓后[14],人们注意到耳穴的排列是涉及头部的耳穴(位于耳垂附近)指向胚体尾端,而涉及脚部的耳穴(位于耳尖附近)指向顶端,这现象其实就是柱状胚体弯曲造成的。

1.5.5 耳穴排列规律的形成

这些原基在胚胎中的排列分布见图6。其特点为躯干之旁是原肠,原肠顶旁是生心区。柱状胚体顶部的鳃沟、鳃弓等处的耳穴也按照这些排列顺序分布。试将标准耳穴定位示意图中的耳穴按涉及的作用分群(详见图7),并将图7同图6进行对比,可以发现两者的躯干、原肠、生心区的原基列布顺序是相同的,即躯干之旁是原肠,原肠顶旁是生心区。这一现象提示,当鳃弓和鳃沟发育为耳廓后,缝隙连接生长路径的端点(耳穴)也同胚体中躯干、原肠、生心区的原基,保持着排列顺序的一致。

图6 胚胎中躯干原肠生心区的原基列布示意图

图7 耳穴分布规律示意图

值得注意的是,①脾在解剖学上、在功能上都是淋巴器官,而耳穴定位图中的脾却位于胃的近旁,是原肠中的附属器官。追究脾的来源,可知脾起源于背侧胃系膜的中胚层间充质细胞,自然与原肠关联。②在耳穴定位图中,下肢与脊柱相连,而上肢却不与脊柱相连。追究胚胎发育过程,见到下肢芽的肢带骨的髂骨、坐骨、耻骨融合成髋骨,与脊柱组成完整的骨环,故下肢骨是脊柱的延续。而上肢芽的肩带骨发生部位,在脊柱的外侧。肩胛骨与脊柱之间仅借肌肉联系,不与脊柱形成骨环联系,故涉及上肢骨的穴位群位于脊柱穴位群的外侧,与脊柱穴位群平行。③图7中来自原肠的投射点(穴位)同时出现在耳廓的两处。由相关文献[14]可知,这是由于耳廓成形时,中胚层自第一鳃沟内以“1弓下隆”和“2弓下隆”的形态分别长出。“2弓下隆”最终构成了人耳的耳舟、对耳轮等部位。“1弓下隆”最终构成了人耳的耳轮脚。其中,“2弓下隆”率先显露时,遭遇到凋亡而断裂的耦联通路是胃部以上的那些,等到“1弓下隆”再显露时,胃部以下的耦联通路就与“2弓下隆”一起因凋亡而断裂。因此,在“1弓下隆”构成的耳轮脚上,就只有从胃部开始至尾部的耦联通路断裂点(耳穴)。

由此可见,耳穴确是来自于中胚层的投射。耳穴的分布,只与原基细胞的排列有关,与这些细胞分化后的功能无关。

2 讨论

2.1 缝隙连接构成通路

在哺乳动物中,来自胚盘原沟的中胚层细胞向头端集聚。这些细胞之间的GJ形成了由代谢耦联和电耦联构成的通路,贯通上下。GJ没有主动输运的机能。小分子物质以扩散的方式,在通路中远距离地传输。由于依赖浓度差的扩散是双向的,是以链节接力方式进行的,传输的速度必然相当缓慢。

2.2 通路端点形成投射点

中胚层开始分化为形态和功能各不相同的躯干骨骼、内脏的肌组织和结缔组织的原基,但原先的代谢耦联和电耦联通路仍然保持着。在胚体的鳃沟和鳃弓处,因凋亡而出现上述通路的端点。这些端点依胚体各部分原基的位置排列,从而形成体内各部分在鳃沟和鳃弓上的投射点(耳穴)。鳃沟和鳃弓是耳廓的祖细胞所在处,这就决定了耳穴的排列亦依从胚体上的顺序。

2.3 柱状胚体弯曲导致穴位排列顺序倒置

通常将柱状胚体的尾部作为胚体底端的参照,底端为胚体的下方。胚体的最远端即是胚体的顶端,为上方。至于胚体在子宫内的横位或倒转,不会改变胚体的下方与上方的关系。当柱状胚体的顶端弯曲后,鳃沟和鳃弓上投射点(耳穴)的排列顺序看似倒置。发育完成后,耳穴的排列顺序也随之倒置。

2.4 膜纳米管提供补给

当一处的细胞受到刺激时,细胞内cAMP大量增加,沿代谢耦联通路扩散。扩散途径上,细胞膜上的Ca2+大量释放,激活最邻近的几处细胞,快速向靶细胞伸展出丝状膜纳米管投送生物活性脂类、胞质分子和小细胞器,随后膜纳米管消退。由于在代谢耦联通路中,物质的输运依赖浓度差进行,膜纳米管向靶细胞提供的胞质分子和小细胞器等生物活性物质被降解为小分子后,增补了代谢耦联通路中的物质浓度,维持了物质的输运。

2.5 通路静息后可被激活

代谢耦联和电耦联通路在身体生长发育成熟后,输运物质的功能静息。当细胞受到伤害性刺激时,激活了相关的代谢耦联和电耦联通路,恢复生长发育时期的输运物质的功能。当受伤害处的所有细胞都修复或更新后,相关的代谢耦联和电耦联通路又进入静息状态。

综上所述,笔者认为身体内存在原初应激系统,该系统是由细胞间隙连接的代谢耦联和电耦联通路及膜纳米管构成。原初应激系统不但解释了耳穴现象,还可启发研究体穴现象的新思路,可促进机体自愈的研究,为生命科学的研究开拓一个全新领域。

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Preliminary Analysis of Auricular Points Based on Primitive Stress System

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,200062,

The one-to-one correspondence between auricular points and internal organs is due to the existence of primitive stress system inside human body. The primitive stress system consists of gap junction intercellular communication pathways which transport small molecules to support the development of embryo prior to the formation of cardiac vessels. When embryo is mature, this transportation function enters into a resting state and will only be triggered when cells receive nociceptive stimulations. After the injured cells are repaired or replaced, the relevant pathways will rest again. The discovery of the primitive stress system not only explains the phenomenon of the correspondence between auricular points and internal organs, opening a new way of exploring the phenomena of body acupoints, but also develops a novel field in the research of bioscience.

Auricular points; Reflection points; Auricle; Gap junction; Membrane nanotube; Primitive stress system; Ear acupuncture

1005-0957(2018)03-0348-06

R245

A

10.13460/j.issn.1005-0957.2018.03.0348

2017-11-22

卢湘岳(1938—),男,副研究员,Email:luxiangyue2@163.com