电针促进缺血性中风神经功能修复机制的研究进展

2020-01-09曹冰倩

中西医结合心脑血管病杂志 2020年15期

曹冰倩，谭峰

电针可通过多靶点、多环节干预缺血性中风(intracerebral stroke， ICS)的病理损伤，如减轻炎症反应、钙超载、兴奋性氨基酸的毒性、抑制氧化应激、促进脑侧支循环建立、改善能量代谢等作用[1-8]。新近发现，减轻远隔损害也是电针促进ICS后神经功能修复的重要机制之一[9-16]。

1 中风的病因病机

中医学认为，中风的病因主要为风、瘀、火、痰、气、虚六端。中风的致病之本为阴阳失调、气血逆乱，因气血不足或肝肾阴虚，六端病因在人体内相互影响、相互促进，从而人体内部阴阳失调、脏腑失常、经络失职、气血失和、津液失宜、升降失司、气血逆乱等，引起脑脉痹阻，导致经气不通，气不能行血，血不濡筋，发为中风，表现为突然昏仆，不省人事，言语不利，半身不遂，口舌斜。《素问·风论》曰：“风中五脏六腑之俞，亦为脏腑之风，各入其门户，所中则为偏风”，揭示了中风与风邪密切相关。《素问·生气通天论》：“阳气者，大怒则形气绝，而血菀于上，使人薄厥”。指出了中风与瘀血的关系。《素问·通评虚实论》云：“仆击、偏枯……肥贵人则膏粱之疾也”，指出过食膏粱厚腻之味，易生痰浊，致中风。《医学发明·中风有三》道：“人之气，以天地之疾风名之，故中风者，非外来风邪，乃本气病也，凡人年逾四旬，气衰者多有此痰，壮岁之际，无有也”。李东垣认为中风多与“元气虚衰”“内伤不足”有关。刘完素在《河间六书·素问玄机原病式》论“热气怫郁，心神昏冒，筋骨不用，而猝倒无所知”。可见火热病邪为中风昏愦的重要病机，治疗需根据中风的病因病机审证求因、辨证论治。

2 电针治疗ICS的机制研究

针灸治疗中风已有数千年历史，且取得显著的疗效。针灸治疗中风有中脏腑和中经络之分，中脏腑采用醒脑开窍、启闭固脱之法，中经络则以调神导气、疏通经络为法。《灵枢·刺节真邪》载：“大风在身宜用针”。《针灸甲乙经》倡导针灸应极早介入中风治疗，隋代医家巢元方从背俞穴论治五脏中风，金元医家李东垣用针灸分穴治疗不同证型中风，皆奏效。《医学发明·中风有三》言：“中风分各经针刺，无不愈也”。其主要通过刺激腧穴，以疏通经脉，调和气血阴阳，调整脏腑功能，而激发机体自身抵御疾病的能力，使机体从病理状态向生理状态转归，具有双向、良性、整体调节的特点。电针是应用电针仪输出脉冲电流，通过毫针针刺得气之后作用于人体的一定部位，以治疗疾病的一种方法[17]。电针不仅具有传统针刺简、便、效、廉的优势，同时具有参数客观量化，可调节性、重复性较强等特点。

近年研究显示，电针可以通过抑制炎性反应、脑水肿形成，减轻氧化应激损伤、细胞凋亡，促进神经与血管再生等多种途径治疗ICS脑缺血再灌注损伤[1-8]。

2.1 炎症反应 ICS局部血流障碍引起局部缺血缺氧，能量消耗诱发大量氧自由基形成，可导致炎症反应激活，激活的炎性因子不仅直接参与炎症性损伤，还能够在局部招募多种炎症细胞，引发瀑布样炎症反应。肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor， TNF-α)是炎症反应中重要的促炎因子，可刺激内皮细胞释放其他炎症介质，是诱发炎症的始动因子之一，与神经功能损害程度直接相关[18]。电针可明显减轻TNF-α含量及其介导的炎症免疫反应，以促进神经功能的康复[19]。白细胞介素-1β(interleukin-1β， IL-1β)是单核细胞和内皮细胞产生的炎性因子，增强内皮细胞表达黏附分子，与脑卒中的严重程度以及运动障碍密切相关。电针干预能减少大鼠海马中IL-1β的含量，减轻炎症反应[20]，适当强刺激的电针参数更能降低IL-1β的表达[21]。白细胞介素-10(interleukin-10， IL-10)是典型的抑炎因子，具有多重脑保护作用。有研究发现，人血浆中IL-10的浓度与白细胞数量及其他炎性因子TNF-α、白介素(IL-6)等呈负相关[22-23]，IL-10基因缺乏的大鼠在永久性脑缺血后死亡率明显增加，脑组织局部炎症反应加重[24]，说明IL-10在一定程度上可以反馈性地抑制炎症反应。电针预处理能下调血清中IL-10表达[25]。在ICS过程中，抗炎因子和致炎因子相互作用、相互制约，电针通过双向的动态调节，使二者趋于相对动态平衡[22-25]。

2.2 钙超载钙超载是脑缺血再灌注损伤后细胞凋亡、坏死的重要病理机制。Ca2+作为细胞内的第二信使，在机体正常活动时细胞膜内外维持着平衡的钙稳态。正常生理情况下，神经细胞外Ca2+浓度是细胞内的几万倍，其浓度差的维持主要依靠细胞膜对Ca2+的低通透性、细胞膜上Ca2+-Mg2+-ATP酶和Na+-Ca2+的逆浓度梯度转运、细胞器(如肌浆网和线粒体膜)上的钙泵及Na+-Ca2+将细胞质中的Ca2+转至体内。脑缺血再灌注损伤时细胞膜结构破坏，通透性升高，三磷酸腺苷(ATP)耗竭，细胞器损伤，应激状态下蛋白激酶(protein kinase C， PKC)激活促进Na+-Ca2+交换和L型钙通道的开放等等，都导致细胞外及细胞器内的游离钙进入细胞内，导致钙超载，进一步加重细胞结构损伤和功能代谢障碍[26]，最后导致细胞凋亡、坏死，是细胞死亡过程中的共同途径。有研究表明，电针干预可明显下调脑缺血再灌注大鼠海马区钙调蛋白(CaM)表达水平，进而调控细胞中钙稳态，抑制钙超载，减轻脑缺血后神经细胞的损伤[27]。杨沙等[28]采用激光扫描共聚焦显微技术检测脑缺血后大鼠海马区的神经元内的Ca2+，发现随着缺血时间的延长，缺血区神经细胞的钙离子超载负荷逐渐增加，而采用电针治疗可明显降低细胞内的钙离子含量。张金铃等[29]通过原代细胞培养的方式发现电针大鼠后制备的血清能降低神经细胞内钙离子的含量，其机制可能与电针后血清中产生了某种抑制钙超载的物质有关。

2.3 兴奋性氨基酸兴奋性氨基酸主要包括甘氨酸(glutamate， Glu)和门冬氨酸(aspartate， Asp)，是中枢神经系统(central nervous system， CNS)脑和脊髓释放的兴奋性神经递质。CNS中正常的兴奋性氨基酸浓度可以维持细胞的生理活动，一旦缺血再灌注损伤发生，就会导致兴奋性突触前释放Glu和Asp增加，再摄取能力降低。薛玉仙等[30]发现突触间隙存在大量的兴奋性氨基酸过度刺激其受体，发挥其神经毒性作用，导致细胞膜内外离子紊乱，细胞急性肿胀等。何甜等[31]发现针刺可降低大脑中动脉阻塞模型(MCAO)大鼠脑组织中兴奋性氨基酸Glu、Asp的含量，缓解脑卒中后肢体痉挛。甘平等[32]采用与人类身体结构和经络相似度高的猕猴为实验对象，发现电针可明显降低猕猴脑组织中兴奋氨基酸的浓度，从而发挥脑缺血再灌注损伤(I/R)后神经保护作用。Glu有多种受体，与脑I/R最密切相关的是NMDA(N-methyl-D-aspartate)受体，其中研究最多的两个亚基为NR2A和NR2B，前者可促进神经再生修复，后者则介导兴奋性氨基酸毒性作用。有研究发现，电针可明显升高NR2A亚基的表达，降低NR2B亚基数目，通过双向调节NMDA受体的整体活性，从而发挥脑组织神经保护作用，降低兴奋性氨基酸毒性作用。电针不仅通过降低脑组织兴奋性氨基酸的浓度和调节其受体的活性来降低I/R后的脑损伤，还可以针对其脑梗死后痉挛状态发挥一定的神经修复作用。

2.4 侧支循环脑组织储备能量的能力差，对血液氧供的依赖性非常明显。当从心脏供血减少或停止后，脑组织中的神经元会在数分钟内发生不可逆性的损伤。无论是缺血中心的脑组织坏死，或是缺血半暗带的暂时性损伤向永久性损伤的转化，都属于神经细胞在缺血缺氧刺激下的病理变化。脑侧支循环可分为三级，一级是Willis环，二级是软脑膜及眼动脉吻合支，三级则是新生的代偿血管，前二级为先天决定并形成，第三级则为后天在脑组织供血不足的情况下生成[33]。侧支循环主要包括原有血管的开放和后天血管的新生，而在脑缺血后形成的侧支循环并非单一，应是多种侧支循环的共同作用。有研究发现，脑缺血后1 h、3 h、6 h侧支循环的数量逐渐下降，而电针干预的侧支循环数量比模型组明显升高，说明电针可促进缺血半暗带区的侧支循环建立，增加半暗带的血液供应[34]。其分子机制可能是通过调节血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor， VEGF)及其受体(vascular endothelial growth factor receptor-1，FLT-1)、血管紧张素(angiopoietin， Ang)及其受体Tie-2的表达来促进三级侧支循环的形成，减轻脑梗死后缺血半暗带的损伤，对脑梗死后的神经功能修复具有显著意义[35]。电针能明显降低脑梗死病人血清可溶性血管内皮生长因子受体-1( soluble fms - like tyrosine kinase-1， sFLT-1)的含量，其基于DSA检测的ASITN/SIR血流分级评分升高幅度显著高于对照组，推测电针可能通过降低sFLT-1的表达，促进侧支循环，改善梗死灶的血流灌注能力[36]。

2.5 能量代谢 CNS对缺氧缺血反应极为敏感，脑组织一旦缺血超过6～8 min，就会出现能量代谢紊乱，糖酵解的产物乳酸急剧增加，ATP)、Na+-K+-ATP酶、葡萄糖、糖原在短时间内减少，继而出现膜破坏、细胞内外离子紊乱、细胞肿胀、钙超载等一系列病理变化，所以能量代谢障碍可以被认为是脑缺血后神经细胞损伤的始动因素[37]。急性脑缺血大鼠脑组织中ATP、二磷酸腺苷(ADP)、Na+-K+-ATP酶、Ca2+-ATP酶含量较正常大鼠明显降低，电针可明显减少其降低的幅度[38-39]，且针刺的干预时间越早越能促进脑组织Na+-K+-ATP酶和Ca2+-Mg2+-ATP酶活性的恢复，提示针刺能改善脑缺血后能量代谢，发挥神经保护作用[40]。有研究者通过测定脑组织的葡萄糖转运体蛋白(glucose transporters， GLUT)，发现电针能上调海马CA1及皮质的GLUT1、GLUT3的表达，从而改善脑组织的代谢，减轻脑组织损害，促进神经功能恢复[41-42]。

2.6 氧化应激反应脑缺血再灌注损伤后，会产生大量的氧自由基，机制主要包括以下几方面：①黄嘌呤氧化酶在感受缺氧再灌注刺激后形成增多，催化同样因缺血而大量堆积的次黄嘌呤转化为尿酸的过程中产生大量的非脂性自由基和活性氧；②激活的中性粒细胞呼吸爆发，产生大量氧自由基；③线粒体功能损伤，电子传递链受损，大量的氧自由基生成；④应激状态下的儿茶酚胺自氧化产生大量具有细胞毒性的氧自由基；⑤自由基作用于细胞结构，进一步加重细胞损伤，促进上述机制发展，产生更多的自由基，恶性循环形成爆发性增长。自由基会破坏细胞膜结构、抑制蛋白质功能、破坏核酸和染色体的结构等。针刺可增加ICS病人血清中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase， SOD)的含量，提示针刺可干预氧自由基的清除，保护脑组织免受氧自由基的损害[43]。樊凌等[44]发现电针通过降低急性脑缺血大鼠血清中NO浓度发挥脑保护作用。电针神庭和百会穴能降低丙二醛(malondialdehyde，MDA)、提高谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase， GSH-Px)活性，降低皮质Caspase-3的表达，说明电针能通过改善损伤组织氧化应激反应，抑制细胞凋亡，减轻缺血后脑组织损伤[45]。电针预处理MCAO大鼠可明显下调神经元型一氧化氮合酶(neuronal nitric oxide synthase， nNOS)、诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase， iNOS)，上调胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein， GFAP)的表达，推测电针可减轻脑缺血区氧化应激损伤，促进GFAP的活化，改善脑组织对缺血刺激的耐受[46]。

2.7 远隔损害新近研究发现，ICS局部梗死继发海马、丘脑、纹状体、延髓、脊髓等远隔部位的损伤会增加致死率、致残率，阻碍神经功能康复[9-16]，机制可能与神经轴突变性、神经递质调节失衡、炎症反应、神经毒性物质产生、神经营养障碍以及自噬激活等有关[15-16]。通过磁共振弥散张量成像 (diffusion tensor imanging， DTI)观察皮层下梗死病人在恢复期及后遗症期时梗死灶同侧的内囊上、下方及海马区域的部分弥散各向异性(FA)值，发现ICS后会继发脑组织远隔区域的神经纤维损害，可能与坏死神经元的顺行性或逆行性损害有关[12-13]。电针在远隔损害方面的脑组织保护作用研究较少。前期研究发现，Nogo-A与NgR结合传导抑制信号RohA，参与ICS丘脑、黑质、纹状体、海马、脑干、颈髓等远隔损害，电针长时程治疗(long-term therapy)可阻遏RhoA信号通路，减轻丘脑、黑质、纹状体、海马继发损害，促进内源性神经干细胞 (endogenous neural stem cells， eNSCs)增殖[9-11]。