电针治疗放射性脑损伤的相关研究进展

王冬慧，武鑫，孙宁宁，张晗，高剑峰

(河南中医药大学 a.基础医学院，b.研究生院，郑州 450046)

放射性脑损伤是指放射线照射引发的脑部广泛损伤，常发生于头颈部肿瘤及脑部转移瘤放射治疗(放疗)后，受损程度与放射剂量呈正相关[1]。然而，放疗是脑部原发或转移性肿瘤不可缺少的治疗方式，因此此类疾病的临床放疗剂量常常受到限制。当放射剂量达到一定值后，脑组织的形态和功能均会发生变化，出现细胞增殖分化受阻、凋亡增多、细胞周期变化、线粒体受损以及神经结构及突触可塑性改变等；病理上表现为白质变性坏死，内皮细胞受损、血管损伤及血脑屏障受损可导致认知功能障碍、记忆能力降低[2-3]。放射线所致的脑损伤主要表现为神经干细胞增殖分化抑制、神经元凋亡增多，由此引发的认知和学习记忆障碍给患者带来极大负担。电针在治疗各类脑损伤方面具有独特优势，在脑损伤发生后可通过调节多种信号通路促进神经干细胞增殖分化，并抑制其凋亡，修复受损组织[4]。近年来，随着神经干细胞的广泛研究及干细胞移植的运用，电针调控神经干细胞增殖分化有望改善放疗所致的学习记忆功能障碍。现就电针治疗放射性脑损伤的相关研究进展予以综述。

1 放射性脑损伤的损伤机制

放射线可损伤大脑，影响学习记忆等功能。一系列研究证实了放射线对学习记忆的损伤作用，例如，2.3 Gy的X线辐射即可对Long-Evans大鼠的学习记忆能力产生影响；对于C57BL/6J模型小鼠，8 Gy放射剂量即可造成其认知能力受损；对于BALB/c模型小鼠，5 Gy放射剂量也可使其学习记忆功能受损[5-7]。但放射性脑损伤的发病机制至今仍未明确，目前公认的主要为胶质细胞引导的炎症学说和血管内皮细胞损伤学说。

1.1胶质细胞引导的炎症学说 炎症学说认为，放射线引起脑内的炎症反应是造成脑损伤的主要因素，放射线照射可激活胶质细胞，导致脑内炎症因子增多，而增加的炎症因子可能影响神经干细胞的增殖分化[8]。Rola等[9]研究发现，5 Gy的X线对C57BL/6J小鼠进行全脑照射后可激活其胶质细胞，并产生一系列炎症因子(如环加氧酶2、白细胞介素-1β、白细胞介素-6、白细胞介素-18、肿瘤坏死因子-α和γ干扰素等)，而激活的小胶质细胞通过前列腺素E2诱导星形胶质细胞反应性增生，导致神经炎症的发生。神经炎症的发生不仅可抑制神经发生，还可加速放射性脑损伤的发展，如巨噬细胞/小胶质细胞介导的神经炎症可加速放射性脑损伤的发展[10]。Melo-Salas等[11]的研究发现了炎症对神经发生的抑制作用，提示炎症反应可减慢中间前体细胞周期进程，抑制齿状回神经元的增生过程，解释了放射线导致齿状回神经元减少的原因。由此可见，放射线可激活胶质细胞产生炎症因子，同时炎症因子的增多可抑制神经干细胞的增殖分化，从而加速放射性脑损伤的发展，因此炎症反应在放射性脑损伤的发病机制中发挥重要作用。

1.2血管内皮细胞损伤学说 血管内皮细胞损伤学说认为，全脑经射线照射后可出现血管内皮细胞损伤、血脑屏障通透性增高、血管周围水肿、异常血管生成以及血管周围细胞外基质沉积等病理变化，进而导致脑血管损伤[8]。血管内皮系统对放射线十分敏感，低剂量的放射线照射即可引发血管内皮损伤。有研究发现，应用放射剂量为6 Gy的放射线照射SD大鼠后，大鼠的血管内皮生长因子与血脑屏障的通透性同时增加并出现脑水肿等脑部损伤，提示放射线对血管内皮系统有损伤作用[12]。针对放射线对血管内皮系统的损伤作用，有实验在放射线照射前给予模型鼠作用于大脑脉管系统的防护剂，结果发现，大鼠血管内皮细胞坏死的发生率显著降低，提示血管内皮细胞是大脑坏死的主要靶细胞，同时验证了放射线脑损伤的血管内皮损伤学说[13]。有研究发现，血管内皮损伤导致的坏死可能通过胱天蛋白酶(caspase)3和凋亡诱导因子(apoptosis-inducing factor，AIF)途径实现，具体机制目前尚不清楚[14]。

2 电针对放射性脑损伤的保护作用

2.1电针在脑损伤疾病中的应用 传统医学对各种脑损伤疾病具有独特的优势。针灸作为中医的重要组成部分，近年来其在分子学水平上治疗神经系统疾病方面的科学性得到了解释。电针在许多神经系统疾病中可通过多种途径调节相关因子达到神经保护作用。有研究表明，电针可通过抑制B细胞淋巴瘤-2相关X蛋白、上调B细胞淋巴瘤-2，抑制阿尔茨海默病模型神经元的凋亡[15]。对于脑卒中，电针可能通过调节自噬过程、促进室管膜神经干细胞增殖分化，改善缺血再灌注损伤[16-17]；对于偏头痛，电针可通过下调下行疼痛通路中5-羟色胺7受体的激活来改善偏头痛[18]；对于脊髓损伤，电针可增强腰脊髓中神经营养素-3的表达，保护运动神经元[19]。对于多种神经系统相关疾病，电针均可通过不同的分子机制来修复或改善症状。

2.2电针对放射性脑损伤神经干细胞增殖分化的影响 神经干细胞主要存在于海马颗粒下层和脑室管膜下区，这些区域内神经干细胞的增殖分化贯穿于整个生命过程。新生的神经元不断整合到海马神经回路，维持大脑的正常学习、记忆功能。海马区神经干细胞对电离辐射十分敏感，辐照后该区神经干细胞的增殖分化会受到影响。有研究发现，X线可剂量依赖性地造成DNA及染色体损伤，导致细胞有丝分裂受阻，细胞增殖速率减慢[20]。而海马区是实现学习、记忆及执行功能重要的大脑区域，若海马齿状回中的神经发生减少，则学习、记忆功能将受到严重损害，导致行为认知障碍[21-22]。有研究发现，C57BL/6J小鼠经放射线照射后，海马区神经干细胞增殖分化显著受抑，学习记忆功能减退[23]。因此，放射线可损伤海马区神经干细胞，使其增殖分化受阻。

当受到外界的损伤刺激时，海马颗粒下层和脑室管膜下区的神经干细胞被激活，神经干细胞可增殖分化并迁移至受损部位，促进神经系统结构、功能的恢复[24-26]，而电针可在病理情况下促进神经干细胞的增殖分化，起到神经保护作用。电针可通过调节神经干细胞的增殖分化参与脑损伤修复。在放射性脑损伤动物模型中，电针干预后的神经干细胞增殖率显著升高，提示电针对神经干细胞增殖具有正性调控作用，同时模型鼠的学习、记忆功能也得到改善[27]。另有研究发现，在放射性脑损伤后，电针干预可提高脑源性神经营养因子的表达，抑制小胶质细胞增生，并促进神经发生，改善认知能力[9,28]。电针还可通过促进缺血再灌注脑损伤模型鼠神经干细胞的增殖分化，促进神经系统的修复和功能改善[16,29]。由此可见，电针可通过调节神经干细胞增殖分化修复受损脑组织，并恢复其相应功能。放射线照射所致脑损伤的神经干细胞增殖活跃，但其分化方向目前尚不完全清楚。有研究认为，电针干预放射性脑损伤小鼠的神经干细胞主要分化为神经元和星型胶质细胞，其行为认知功能改善[23,30]。综上，电针干预可影响神经干细胞的增殖分化，加速增殖分化的修复过程，从而影响认知和学习、记忆功能。

2.3电针基于神经干细胞增殖分化通路的研究现状 Notch信号通路是一条经典且高度保守的信号通路，可调节胚胎发育和成年期的海马神经发生，在调节神经干细胞增殖分化中具有重要意义。Notch信号通路失调与多种神经系统疾病(如急性脑梗死、抑郁症)有关。有研究发现，Notch信号在未成熟神经元的树突发育中起重要作用，Notch信号转导失调可破坏树突发育，影响突触的结构、功能，造成认知缺陷[31-34]。Notch1蛋白水解活化后可激活下游靶基因——发状分裂相关增强子(hairy and enhancer of split，Hes)，而Hes基因的表达受Notch信号调节，参与调节神经干细胞的维持和中枢神经系统的发育，其中Hes1、Hes3和Hes5对维持神经干细胞的分化潜能十分重要，这些基因失活将加速神经元分化，而Hes1还参与了星形胶质细胞的分化[35-36]。另有研究发现，移植人干细胞后可促进模型鼠的血管生成，其机制可能与Notch1信号增强有关[37]。电针还可能通过Notch信号通路对放射性脑损伤起保护作用。电针干预放射性脑损伤模型小鼠的Notch1和Hes1的表达均降低，Mash1(mammalian achaete-scute homologue 1)表达增多，神经干细胞增殖分化加速[27]。在其他神经损伤中，电针对Notch信号通路也具有调节作用。在脊髓损伤动物模型中，电针通过抑制Notch信号通路促进内源性神经干细胞的增殖，修复受损脊髓[38]；在缺血再灌注动物模型中，电针可能通过上调Notch通路促进缺血再灌注损伤大鼠海马区神经干细胞的增殖分化并修复损伤[39]。在神经系统损伤中，Notch信号通路对神经干细胞增殖分化的调节发挥重要作用，而电针通过Notch信号转导通路调控神经系统的增殖分化，促进脑损伤后相关组织结构、功能的恢复，改善放射性脑损伤动物的行为及认知功能，达到神经保护目的。

神经干细胞的增殖分化是受多种因素、多条通路影响的一个复杂过程，目前这些通路间的相互影响尚不明确。Wnt/β联蛋白(β-catenin)信号转导通路是维持神经干细胞活跃状态的关键通路，主要可通过影响细胞周期调控增殖分化过程。有研究发现，抑制小鼠神经干细胞Wnt/β-catenin信号通路，可将细胞阻滞于G0/G1期，导致神经干细胞过早分化[40]。反之，下调Wnt/β-catenin信号通路，神经干细胞的增殖则受到抑制[41]。Wnt/β-catenin信号通路还可促进神经干细胞向神经元方向分化。有研究发现，在缺血再灌注模型中，电针通过Wnt/β-catenin信号通路保护神经元、抑制凋亡、改善学习和记忆功能，从而对缺血再灌注损伤起作用[42]。电针是否可以通过Wnt/β-catenin信号转导通路促进神经干细胞增殖分化目前尚未见报道。此外，电针还可介导可塑性相关基因5(一种神经发生因子)调控RhoA通路，促进神经干细胞增殖，例如，电针可能通过可塑性相关基因5/RhoA信号通路，诱导缺血再灌注动物模型中内源性神经干细胞的增殖分化[29,43]。由于神经干细胞增殖分化受多种通路影响，电针基于神经干细胞增殖分化对放射性脑损伤的保护机制也有多种通路参与，但具体的作用机制目前尚不明确，仍需进一步探索。

2.4电针基于凋亡通路的研究现状 凋亡是细胞在一系列内源性基因调控下经多种蛋白信号通路作用发生的程序性死亡，常用于清除衰老和受损的细胞。放射线可导致炎症发生及血管内皮细胞受损，而凋亡可清除损伤的神经元和受损的相关组织。AIF是一种位于线粒体膜间隙的凋亡相关蛋白，其不依赖于caspase信号通路，在细胞受到凋亡刺激后，AIF从线粒体易位至细胞核，导致细胞核内DNA发生凝集断裂，同时也可破坏细胞骨架蛋白、核蛋白等，致使细胞正常形态改变，最终导致细胞凋亡[14]。有研究发现，AIF-2在胶质瘤细胞中表达增加，通过小干扰RNA下调AIF-2表达可显著降低细胞增殖，同时细胞周期调节蛋白水平也随之降低，因此AIF表达下调可能对细胞增殖、侵袭和迁移具有重要作用[44]。已有研究证实，放射线照射后，海马区AIF表达升高，学习、记忆功能受损，电针干预“百会”“风府”及“肾俞”穴可通过相关通路上调AIF，对神经干细胞增生分化过程起到支持作用，进而改善学习、记忆及认知功能[14]。caspase-3是一种caspase信号凋亡通路的终末剪切酶，研究发现，电针可通过多条信号通路抑制缺血再灌注所致的脑损伤中caspase-3的上调[45-46]。另外，电针可激活Notch3信号转导通路，通过下调caspase-3的表达抑制脑梗死模型鼠的神经元凋亡[47]。而放射线所致的脑损伤可引起海马区神经元凋亡增多，通过电针干预caspase-3和AIF相关凋亡通路抑制神经元凋亡，达到神经保护、改善认知与学习记忆的目的[14]。

3 小 结

电针通过促进神经细胞增殖分化、抑制凋亡对放射性脑损伤起到良性保护作用。临床上电针对各类脑损伤(如缺血再灌注)均具有保护作用，而且电针对放疗引起的口干、呕吐等症状有明显的改善作用[48]。截至目前，针对电针干预对放射性脑损伤机制调节的研究并不多见。虽然目前人们对放射性脑损伤的发病机制以及电针调节神经干细胞增殖分化、修复神经系统疾病的具体机制尚不完全清楚，但近年来对神经干细胞移植的深入研究再次强调了神经干细胞增殖分化在改善各类脑损伤修复方面的重要作用。