褪黑素及其受体介导的耳甲电刺激降糖效应机制研究进展及展望＊

李少源，荣培晶＊＊，高国建，张紫璇

（1. 中国中医科学院针灸研究所 北京 100700；2. 中国中医科学院中医药防治艾滋病研究中心 北京 100700）

糖尿病是一组以高血糖为特征的代谢性疾病，属于中医“消渴”范畴，上、中、下三消与肺、胃（脾）、肾等脏腑密切相关[1,2]。据统计，目前全球有近4.25 亿糖尿病患者，预计到2045 年，全球20-79 岁糖尿病患者将增加至6.29 亿，而我国糖尿病患病人数高达1.14 亿，已成为世界上糖尿病患病人数最多的国家[3]，给社会、家庭和个人都带来巨大负担，防治糖尿病已成为我国乃至全球健康领域亟待解决的重大问题。2 型糖尿病的发病机制复杂，越来越多的研究表明，褪黑素作为一种由松果体分泌的神经内分泌激素，对糖尿病及其慢性并发症具有保护作用[4]。目前临床用于糖尿病治疗的药物种类繁多，但常出现低血糖、变态反应、乳酸中毒甚至死亡等严重不良反应，同时有近半数的患者存在不良用药现象[5,6]，成为糖尿病治疗效果不佳的重要原因，因此研发一种有效调节血糖的非药物疗法尤为迫切。针灸是传统中医药的重要组成部分，作为一种非药物干预手段在糖尿病及其并发症的治疗中得到广泛应用[7-9]。耳针是针灸学科的重要分支，针刺耳穴可调节脏腑功能、治疗多种疾病，且具有方便、简捷、利于操作等优势。

《灵枢·口问篇》记载“耳者，宗脉之所聚也”，临床也常选用肺、胃、脾、肾等耳甲区耳穴刺激调节血糖[10,11]，取得很好的临床疗效，但其效应机制如何尚未阐明，本文试图从褪黑素及其受体的角度探讨耳甲电针对血糖调节的效应机制。

1 耳甲电针调节血糖的中西医理论依据

临床常用于调节血糖的穴位（如肺、胃、脾、肾等）主要位于耳穴内脏代表区，其依据主要是由于糖尿病的发病与上述脏腑密切相关。《灵枢·本脏》云“肺脆则苦病消瘅易伤”“脾脆则善病消瘅易伤”“肾脆则善病消瘅易伤”。肺主治节，通调水道，可调节全身气、血、津液及脏腑生理功能的作用，肺失治节，水谷精微不能正常输布，留于血液中，使血糖升高；脾主运化，脾气充足，水谷精微才能正常运转，五脏六腑、四肢百骸才能得以濡养，若脾气不足，运化失常，则“百病由生”；肾主水，主宰机体的水液代谢，肾为胃之关，肾气的蒸化作用正常则胃关开合有度，肺津输布有序。因此，耳穴肺、胃、脾、肾等耳甲内脏区穴位在血糖调节方面发挥重要作用[12,15]。

现代医学研究表明，上述耳穴内脏区恰好位于迷走神经耳支分布区（即耳甲区），该区是哺乳动物体表唯一有迷走神经分布的区域[13]，刺激耳甲区可有效激活迷走神经传入纤维[14]，因此刺激该区激活迷走神经耳支是耳甲电针调节血糖的神经生物学基础。临床研究证实，耳甲电针可显著降低糖耐量受损患者空腹血糖、餐后2 h血糖、糖化血红蛋白[15]，改善胰岛素抵抗状态[16]，是耳甲电针调节血糖的有力临床依据；形态学研究表明，在耳甲区注射神经束路荧光示踪剂霍乱毒素亚单位B（Cholera Toxin Subunit B，CTB），观察到CTB 跨神经节段标记在同侧孤束核尾部、三叉神经脊束核背内侧、楔形核外侧部和C2-3 背角，表明迷走神经耳支能直接向迷走神经感觉核-孤束核的纤维投射[14]；电生理研究表明，耳甲电针可激活孤束核内葡萄糖敏感和胰岛素敏感神经元，其中以葡萄糖抑制性反应细胞为主[17]，形成耳甲电针参与中枢神经系统促进胰岛素分泌、降低血糖的生理学基础；生物化学研究发现，耳甲电针可显著上调Zucker 糖尿病大鼠下丘脑、肝脏、骨骼肌等不同组织胰岛素受体的表达，并对血糖、糖化血红蛋白、胰岛素和胰高血糖素具有长期的调控作用[18-19]。

2 褪黑素及其受体介导的耳甲电针降糖效应机制

2.1 褪黑素及其受体对血糖调节的影响

褪黑素（Melatonin，Mel）是一种由松果体合成并分泌的神经内分泌激素，广泛参与机体的各项生理活动，具有改善睡眠和抑郁状态[20]、调节免疫[21]、抗自由基和氧化应激损伤[22]及调控血糖代谢[4,23-24]等多种功能。近年来关于Mel降糖效应作用机制的研究越来越受到重视，包括葡萄糖的利用、胰岛素敏感性、胰岛素合成分泌等多方面因素。研究表明，与单纯胰岛素或褪黑素治疗相比，二者联合使用可更好的抑制链脲佐菌素诱导的2 型糖尿病大鼠血糖升高，改善白色脂肪组织胰岛素敏感状态[25]；松果体摘除大鼠表现为明显的血糖和胰高血糖素水平升高，GLUT4 基因和蛋白表达下调，胰岛素水平下降，而经Mel治疗后可有效逆转上述血糖紊乱状态[26]。另有发表于JAMA 杂志的临床研究发现，褪黑素低水平与2 型糖尿病发生风险之间存在密切的相关关系，如何调节褪黑素低水平状态将有望改善胰岛素抵抗并降低2 型糖尿病的发生风险[27]。

褪黑素受体1（MT1）和2（MT2）是参与血糖代谢的褪黑素膜受体，广泛分布于神经、心血管、免疫和生殖等多个系统[28]。褪黑素可通过胰岛β 细胞MT1 及其偶联的环磷酸腺苷（cAMP）信号通路[29]和MT2 及其偶联的环磷酸鸟苷（cGMP）信号通路[30,31]分别调控胰岛素的分泌。研究表明，MT1 受体敲除小鼠由于胰岛素敏感性和功能明显下降和肝脏葡萄糖生成障碍而表现出较为明显的系统性胰岛素抵抗症状[32]，且携带MT2受体rs10830963（C/G）基因变异型的人群具有发生2型糖尿病和胰岛素功能受损的遗传倾向[33,34]。由此我们推断，褪黑素及其受体与胰腺内分泌系统之间相互作用关系的揭示，对于寻找糖尿病治疗新靶点具有重要的理论和现实意义。

松果体内褪黑素的合成分泌受光强度的控制，黑暗条件下，视交叉上核发出的冲动作用于交感神经颈上神经节，节后神经纤维释放的去甲肾上腺素可通过β1 受体转导信号，激活褪黑素合成酶系以增加褪黑素合成和分泌[35]。近年研究发现，2 型糖尿病大鼠松果体内褪黑素合成的前体细胞数量减少、去甲肾上腺素合成功能低下、褪黑素合成酶系表达异常，表现出明显的松果体内褪黑素合成和分泌紊乱，甚至存在加速糖尿病周围神经病变的风险[36]，因此如何调动机体除松果体外的其他器官分泌褪黑素则成为问题的关键所在。生理上，褪黑素不仅可以在松果体内合成，其他部位也可以通过激活副交感神经而引起除松果体以外的其他器官释放褪黑素[29]。胃肠道生成的褪黑素比松果体高400 倍，是褪黑素巨大的贮存池[37]，且该部位褪黑素的分泌不受光信号的控制，不具有昼夜节律性分泌的特性，而是通过节律性进食刺激肠嗜铬细胞，这些细胞含有褪黑素合成过程中的全部4 种前体成分，且在松果体摘除后其数量呈代偿性增加[29]。

近年来，迷走神经传出效应在代谢类疾病中的作用越来越受到重视[16]。研究证实，电刺激迷走神经传出纤维可有效改善血糖和胰岛素水平异常[38]、控制体重和摄食行为[39]，并作用于肠嗜铬细胞[40]，激活胃肠道内褪黑素能系统。本团队前期研究表明，耳甲电针可促进ZDF 松果体摘除大鼠血浆褪黑素节律性分泌增加[18-19]，由此推测耳甲电针激活迷走神经诱导产生的褪黑素可能来源于以胃肠道为主的松果体以外的其他器官[40]。

2.2 胃肠道褪黑素-胰腺细胞介导的耳甲电针降糖效应机制

神经解剖学研究显示，耳迷走神经末梢分布于耳甲腔和外耳道。耳甲电针可激活迷走神经耳支，传入神经纤维到达下神经节病向内传入至孤束核，后者与迷走神经背核又发生突触联系[41]。由迷走神经背核发出的神经纤维传递至下丘脑，并发出胆碱能节后神经纤维到达松果体；较长的神经纤维到达结肠左曲以前的消化道，走行距离较远，称为迷走神经干，该神经干可到达器官旁结和器官壁内结，在此换元后，胆碱能节后纤维下行至胰腺、胃肠道等外周靶器官。迷走神经传出纤维一方面到达胰腺，终止于胰腺小叶间隔的小神经节，节后纤维进入腺泡的β-细胞，调控胰岛素分泌，形成“迷走-胰岛素系统”，该胰岛素的分泌与迷走神经的兴奋性密切相关，产生直接且即时的血糖调节效应；另一方面到达胃肠道作用于肠嗜铬细胞，激活胃肠道内褪黑素能系统，促进褪黑素分泌。褪黑素通过MT1激活α 细胞，使血糖浓度升高，进而刺激β细胞迅速释放胰岛素，使血糖水平下降。由于褪黑素的分泌以及MT2 对β 细胞具有抑制作用，可延迟胰岛素的分泌，此过程发生在α 细胞激活的即刻以及胰高血糖素分泌之后，因此该抑制效应可平衡胰岛素和胰高血糖素的分泌，产生间接且持久的血糖调节效应。因此，迷走神经传出效应是参与耳甲电针调节胃肠道褪黑素和胰腺细胞产生降糖效应的关键因素（图1）。

3 展望

众所周知，植入式迷走神经刺激作为一种被美国FDA 批准的干预方法不仅被广泛应用在难治性癫痫和抑郁症的治疗上，而且在肥胖、高血糖、高血压等代谢综合征中也取得了十分显著的临床疗效[42]。然而迷走神经刺激往往由于手术创伤、经济花费等多种原因严重限制了其临床应用。

耳针治疗疾病方法独特、临床应用广泛，起源于中国、发展于欧洲、兴盛于中国，是针刺所有微针系统中最具发展可能、最能体现中西医理论结合的典型范例。基于中医耳穴理论，结合现代医学理念，我们团队率先提出耳甲（迷走神经）电刺激治疗糖尿病新方法，具有操作简单、安全性高、成本低廉的优势，大大降低了医疗资源的消耗，还可以与其他干预措施联合使用，协同生活方式干预，有望产生良好的经济社会效益，具有广阔的应用前景。