电针治疗脑卒中后认知障碍的机理研究❋

胡延超， 李瑞青,2， 郝文雪， 李洁莹， 常文涛， 张振华， 冯晓东,2△

(1.河南中医药大学， 郑州 450000；2.河南中医药大学第一附属医院， 郑州 450000)

根据2016年全球疾病负担(the global burden of disease，GBD)数据调查显示，在影响我国人均寿命的病因中，脑卒中居第1位[1]。脑卒中具有高发病率、高死亡率、高致残率等特点，脑卒中后认知功能障碍(post-stroke cognitive impairment，PSCI)会严重影响患者的康复进程及生活质量，已成为当前国际卒中研究和干预的热点。目前药物治疗PSCI主要包括胆碱酯酶抑制剂和非竞争性N-甲基-D-天冬氨酸受体拮抗剂以及尼麦角林、尼莫地平、丁苯酞等[2]，但其存在疗效不明显、价格昂贵等问题。相比药物治疗，电针疗法具有操作简便、安全性高、疗效明显等优势[3]，但电针治疗PSCI的作用机制尚不甚明确，故本文就相关文献进行了归纳与整理。

1 电针抑制炎性介质的表达

在脑缺血急性期会激活一系列炎性反应，而再灌注会进一步加剧炎性反应，其中以微血管循环里白细胞聚集并穿过血管壁、浸润脑组织，可能还伴随微血管循环紊乱及局部脑组织中液体及蛋白质积聚为主要标志，被认为是造成脑卒中后认知障碍的主要机制之一。其中炎症因子白细胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)、IL-6、肿瘤坏死因子α(tumour necrosis factor-α，TNF-α)、环氧化酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)是参与脑缺血再灌注损伤后炎性反应的重要炎性介质，在炎性反应的过程中发挥着重要作用。炎症因子 IL-1β、TNF-α、IL-6主要来源于小胶质细胞，COX-2 是花生四烯酸代谢的关键酶[4，5]。俞坤强[6]等采用线栓法制备局灶性脑缺血再灌注大鼠模型，用蛋白免疫印迹法对不同组别大鼠左侧海马炎症因子IL-1β、TNF-α的表达进行检测，结果显示电针组炎性因子的表达低于模型组，提示电针可以通过抑制炎症因子IL-1β、TNF-α的表达来改善大鼠的学习记忆能力。彭洪卫[7]等发现，电针“百会”和“神庭”穴可抑制大鼠海马CA1区IL-6、COX-2的表达，以改善大鼠的学习记忆能力。此外，嘌呤/嘧啶类物质是触发胶质细胞炎性反应信号的主要分子，可能参与脑缺血再灌注后的炎性反应过程[8]。游小芳[9]等采用线栓法制备脑缺血再灌注大鼠模型，通过Morris水迷宫等行为学以及分子生物学检测发现，电针百会、神庭穴可以抑制大鼠海马区小胶质细胞活化标记物ED1、嘌呤受体P2X7的表达，从而改善大鼠的学习记忆功能。因此，电针治疗PSCI可能是通过抑制炎性介质的表达，来缓解脑缺血再灌注后脑组织中炎性反应，从而改善认知功能障碍。

2 电针促进突触可塑性

大脑认知功能与突触可塑性的变化关系密切，脑损伤后神经元细胞的突触结构遭到破坏，可能引起认知功能异常。其中脑损伤后突触可塑性的重塑主要包括三个方面，即结构可塑性、功能可塑性以及相关的分子生物学机制(如信号传导及相关蛋白的表达等)[10]。在突触结构可塑性方面，主要表现为突触超微结构的变化。宋长明[11]等发现，电针百会、神庭穴可以增加突触及突触囊泡的数量，修复突触结构以改善脑缺血再灌注大鼠的学习记忆能力。另外，相关蛋白的变化也可能影响突触超微结构。研究表明，电针干预可以上调大脑中动脉阻塞(middle cerebral artery occlusion，MCAO)模型大鼠海马区突触后致密蛋白95(postsynaptic density protein95，PSD-95)和突触囊泡膜蛋白突触素(synaptophysin，SYN)的表达，促进突触结构的完整性，改善大鼠学习记忆能力[12]。吴羽楠[13]等证实，电针可以通过抑制RhoA蛋白表达促进轴突及树突棘结构的完整性。吴洁[14]等利用电镜观察海马区突触形态，发现电针神庭、百会穴可以上调LIM激酶1(LIM kinase 1，LIMK1)蛋白的表达及磷酸化水平，从而增加突触囊泡数量，缩小突触间隙，促进突触可塑性，改善大鼠的学习记忆功能。在脑缺血后突触的功能可塑性方面，主要包括长时程增强 (long-term potentiation，LTP) 和长时程抑制 (long-term depression，LTD)，但目前研究较多的为LTP 与学习记忆的关系。LTP是学习记忆过程细胞层面的生理学基础，被认为是突触功能可塑性的主要表现形式[15]。有研究表明，电针百会、神庭穴可能增强海马CA3-CA1区和内嗅皮层-海马CA1区的LTP反应，促进突触功能可塑性，从而影响大鼠的学习记忆能力[16]。环磷酸腺苷效应元件结合蛋白(cyclic AMP response element binding protein, CREB)作为一种学习记忆相关蛋白，与LTP关系密切，且磷酸化CREB也参与其中，具有保护神经元的作用[17，18]。张蕴[19]等采用线栓法制备MCAO大鼠模型，发现电针可以增加大鼠海马区CREB的表达及其磷酸化水平，促进突触可塑性，改善学习记忆功能。生长相关蛋白(growth-associated protein-43，GAP-43)是轴突再生和突触重建过程的标志性蛋白[20]，电针干预可提高海马区GAP-43蛋白的表达水平，促进神经元细胞突触中轴突的生长及增强突触的强度，从而改善大鼠的学习记忆能力[21]。基质金属蛋白酶-2(matrix metalloproteinase-2，MMP-2)、基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)是基质金属蛋白酶中重要的胶原酶，参与脑缺血再灌注的过程，涉及突触可塑性、血脑屏障完整性等与认知功能相关的多个方面[22]。实验表明，电针能够抑制MMP-2、MMP-9蛋白表达，增强突触的强度及促进神经元结构和功能的完整性，改善大鼠的认知功能[23]。还有研究发现，电针可以在基因水平降低微小RNA-134(microRNA-134，miR-134)的表达，进一步提高其下游蛋白LIMK1的表达和磷酸化水平，控制树突棘的数量、大小和形状，增强突触可塑性，从而改善大鼠的认知功能障碍[24]。上述实验表明，电针治疗PSCI的作用机制可能是通过促进突触结构可塑性、突触功能可塑性以及调控分子生物学机制等方面，促进突触可塑性，改善认知功能，但报道中相关作用机制多为单一水平或通路，在促进突触可塑性过程中各个通路之间是否存在一定联系有待进一步研究。

3 电针调节中枢胆碱能系统功能

脑缺血再灌注后可能导致中枢胆碱能紊乱，中枢胆碱能系统被认为与学习记忆密切相关[25]。其中N-乙酰天门冬氨酸(n-acetylaspartate，NAA)主要分布在神经元中，可反映神经元的密度和功能状态[26，27]；而胆碱复合物(choline-containing compounds，Cho)是重要的神经递质乙酰胆碱复合物前体，是反映细胞膜磷脂分解、合成的指标[28，29]。赵从快[30]等通过小动物磁共振波谱分析(magnetic resonance spectroscopy，MRS)技术观察电针百会、神庭穴对MCAO模型大鼠的影响，发现电针可增加大鼠海马区NAA、Cho含量的比值，促进海马区NAA、Cho的代谢以改善学习记忆能力。此外，乙酰胆碱相关受体参与学习记忆的过程，如5-羟色胺1A(5-hydroxytryptamine1A, 5-HT1A)受体通过影响LTP以及调节PKA系统(protein kinase A system，PKA)信号级联反应，进而影响学习记忆[31]；α7 烟碱型乙酰胆碱受体(alpha7 nicotinic acetylcholine receptor, α7nAChR)是烟碱型乙酰胆碱受体亚型，与突触可塑性关系密切，参与认知活动[32，33]。金昊[34]等对MCAO模型大鼠进行电针干预治疗后，观察到电针可以降低海马区5-HT1A受体的表达，抑制5-HT1A受体的激活，从而改善大鼠学习记忆功能。李春燕[35]等研究发现，电针干预后海马区α7nAChR免疫阳性细胞及α7nAChR蛋白的表达均高于模型组和假手术组，电针可能通过上调大鼠缺血侧海马区α7nAChR的表达来保护神经元细胞。因此，调控神经递质及其相关受体的表达，促进电针对中枢胆碱能系统的调节作用，可能是电针治疗PSCI的作用机制之一。

4 电针调控细胞凋亡与自噬过程

细胞凋亡是细胞程序性死亡的过程，也是脑缺血再灌注损伤引起认知障碍过程中神经元细胞死亡的一种主要方式。神经元细胞凋亡受细胞内外多种因素共同作用，其中主要涉及的调控因子有Caspase-3、核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)、B淋巴细胞瘤-2基因(b-cell lymphoma-2，Bcl-2)和Bax基因等[36]。侯志涛[37]等采用TUNEL(TdT-mediated dUTP Nick-End Labeling)检测法观察电针对MCAO模型大鼠海马区细胞凋亡的影响，发现电针组Bax和Caspase-3蛋白表达相较模型组降低，而Bcl-2蛋白表达则升高，且电针组Bcl-2蛋白表达较药物组明显升高，提示电针可能通过调节细胞凋亡相关蛋白的表达抑制细胞凋亡以改善大鼠的学习记忆障碍。此外，电针干预还可降低Bax mRNA的表达水平、提高Bcl-2 mRNA的表达水平来保护神经细胞[38]。冯晓东[39]等观察到，电针可以抑制MCAO模型大鼠缺血脑组织中NF-κB信号的活化，调控其下游关键促凋亡基因Bax(BCL2-Associated X，Bax)和Fas(Apoptosis Stimulating Fragment，Fas)的表达，从而抑制细胞凋亡，改善大鼠认知功能障碍。此外，电针还可降低NF-κB蛋白p65的活化，解除NF-κB蛋白p65对蛋白IκB磷酸化降解的抑制，从而改善大鼠学习记忆功能[40]。自噬属于细胞程序性死亡的一部分，参与脑缺血再灌注后的损伤过程[41]，微管相关蛋白LC3(microtubule-associated protein 1light chain 3，MAP1-LC3)和B-cell lymphoma-1(Beclin-1)基因是自噬反应中的2种标志蛋白[42]。有相关研究对MCAO模型大鼠进行电针干预，发现电针组LC3、Beclin-1蛋白表达较模型组和假手术组明显提高，提示电针可能通过提高LC3及Beclin-1蛋白表达来调控自噬网络，从而改善大鼠学习记忆能力[43，44]。在PSCI的预后中，脑组织中受损神经元细胞的修复与再生直接影响认知功能的恢复，因此通过调控细胞凋亡过程与自噬网络系统促进神经元细胞的修复，可能是电针治疗PSCI的作用机制之一。

5 电针调节脑源性神经营养因子与神经生长抑制因子的表达

脑缺血再灌注后中枢神经元细胞损伤，而脑源神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)对神经元细胞的发育存活及分化再生修复起重要作用。目前已有研究证实，电针通过上调BDNF蛋白及其基因的表达，可以修复受损神经元细胞，介导脑缺血再灌注后损伤过程，保护受损脑组织[45，46]。李晓洁[47]等采用电针神庭、百会穴干预治疗MCAO模型大鼠，观察到BDNF蛋白表达较假手术组和模型组明显升高，而神经营养素受体p75(p75 neurotrophin receptor, p75NTR)蛋白表达则明显低于假手术组和模型组，提示电针可能通过抑制BDNF与 p75NTR的结合修复受损神经元，从而改善大鼠学习记忆能力。另外，电针还可提高MCAO模型大鼠缺血侧海马区磷酸化CREB和BDNF的表达，提示电针可能通过调控BDNF上游CREB的转录活性，进而影响脑缺血后BDNF的表达以改善学习记忆能力[48]。因此，电针治疗PSCI的机制可能为通过调控BDNF的表达促进神经元修复，并与BDNF上游及其下游基因关系密切。BDNF对脑缺血再灌注后受损脑组织的修复多为正性调节作用，而神经生长抑制因子Nogo-A(neurite outgrowth inhibitor-A)及其Nogo受体(Nogo receptor，NgR)则发挥着负性调节作用，促进受损神经元的修复，影响着神经系统重塑[49]。早期研究已知，电针可调节神经生长因子改善MCAO模型大鼠的学习记忆障碍[50]。陈吉祥[51]等观察电针干预下MCAO大鼠学习记忆功能变化和海马区Nogo-A及其受体NgR的表达，结果表明电针可能通过下调海马区Nogo-A及其受体NgR的表达，发挥负性调节作用并改善学习记忆功能。以上实验表明，电针对BDNF与神经生长抑制因子的影响分别从正性调节和负性调节2个相反的方面发挥着对受损神经元的修复作用来改善认知功能，但在电针治疗PSCI的过程中正性调节和负性调节之间是否存在联系或相互抵抗尚不明确，可在以后的实验中进一步探索。

6 其他

此外还有部分文献从其他方面探讨了电针治疗脑卒中后认知障碍的作用机制。一是促进神经干细胞的增殖。电针调控Wnt信号通路的标志性因子β-连环蛋白(β-catenin)和糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β)蛋白与基因水平的表达，促进神经元细胞的增殖，发挥对脑的保护作用，改善海马组织中病理形态，从而提高学习记忆能力[52]；二是调控脑缺血再灌注后氧化应激反应。电针可以增强脑组织中内源性抗氧化剂超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)活性，降低丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量，减轻氧化应激反应，保护神经细胞损伤，改善脑缺血再灌注后认知功能受损[53，54]。

7 小结与展望

综上所述，目前电针治疗PSCI的作用机制研究取得较大进展，可能通过抑制炎性反应、促进突触可塑性、调节中枢胆碱能系统、调控细胞凋亡与自噬过程和调节脑源性神经营养因子与神经生长抑制因子的表达等方面来改善脑卒中后认知功能，并且通过分析近年来相关文献发现，其作用机制更侧重于促进大脑的突触可塑性，可在未来研究中进一步阐述电针治疗PSCI与突触可塑性之间的联系。但目前研究中仍存在一些问题：一是电针作用靶点较分散，关于各靶点之间的联系目前研究较少，各种作用机制之间的上下游关系尚不甚明确；二是电针是电刺激和针刺之间的结合，部分研究中电刺激参数及穴位的选择不尽相同，关于电针与单纯针刺的作用比较尚未阐明；三是目前电针治疗PSCI的作用机制研究尚缺乏中医证型的分类标准，缺乏中医辨证论治理念，解决这些问题还有待于进一步深入的实验研究。此外，本文收集的文献主要为线栓法制备大脑中动脉阻塞大鼠模型，对于其他卒中模型，如光化学法、电流损伤法、自体血栓法等尚未涉及，在后期实验中可全面比较电针对其他卒中模型干预作用机制的研究。