针刺治疗肥胖的作用靶点研究进展※
2022-11-19祝永鹤肖思琦
祝永鹤 肖思琦△ 高 垣
(1.上海邮电医院中医科,上海 200040;2.上海中医药大学附属曙光医院针灸科,上海 201203)
肥胖是以体内脂肪过度蓄积和体质量超标为特征的临床常见代谢性疾病[1]。肥胖不仅是引起高血压、糖尿病、心脑血管疾病等慢性疾病的主要危险因素,也是引起自卑、抑郁等各种心理问题的重要原因[2-3]。肥胖对全球人口的健康构成严重威胁,我国的超体质量率及肥胖率在过去2006—2015的十年间均呈逐步增长趋势[4]。据世界卫生组织(WHO)统计,预计到2025年,全球男性肥胖率将达到18%,而女性将超过21%,严重肥胖症的人口将超过15%[5]。纵览我国及欧美国家制定颁布的肥胖治疗指南,治疗总纲主要包括生活方式干预和医疗手段干预。多项临床研究发现,生活方式干预在降低肥胖人群体质量方面有显著疗效,但随着试验时间的延长,往往存在情绪不良、便秘、睡眠质量下降、疲乏等不良反应,加之随访受限及缺乏监督管控,以至于很多患者难以长期维持[6-8]。药物干预肥胖的临床差异性较大,副作用各不相同,并且许多新药尚在临床试验阶段,安全性及有效性有待观察[9-10]。手术干预对于中、重度肥胖者是一种临床有效且具有成本效益的干预措施[11-12],虽其安全性、并发症及死亡率已得到明显改善,但轻度肥胖者临床应用受到一定限制[13]。肠道菌群干预是目前研究的新方向,且肠道菌群与宿主的饮食习惯密切相关,个体化差异较强,需大量研究的支持[14]。
近年来,中医药在肥胖的治疗方面取得了较大的进展与创新,治疗方式也逐渐多元化,其中针刺作为主要治疗方式之一,临床疗效明确,副作用小,且可持续性强,患者接受度高[15-17]。近年来越来越多的研究者在针刺治疗肥胖方面进行了系统、全面、深入的探索[18]。现以针刺治疗肥胖的作用靶点为主要线索,综述近年来国内外的研究进展,以期提供新的研究思路。
1 靶向表观遗传
DNA甲基化是一种重要的表观遗传学机制。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是促进细胞代谢的重要代谢信号,其下游调控因子下丘脑结节性硬化症基因1(Tsc1)是肿瘤抑制因子Tsc基因的蛋白产物之一,两者参与调控包括蛋白质合成、脂质合成等主要生物进程[19]。张林等[20]认为,下丘脑Tsc1的甲基化参与了肥胖的发病机制。李珂等[21]在此基础上研究认为,针刺可能通过负调控DNA甲基化酶转移酶的活性,使Tsc1去甲基化,抑制mTORC1活性。Leng J等[22]进一步研究发现,mTORC1是调控下丘脑弓状核(ARC)一级神经元的上游信号,包括抑制食欲的阿黑皮素原(POMC)和促进食欲的刺鼠相关肽(AgRP)及神经肽Y(NPY),而肥胖的发生与mTORC1基因mRNA及蛋白表达呈正相关,电针刺激能抑制Tsc1基因启动子甲基化,mTORC1的mRNA及蛋白和AgRP、NPY基因的表达均减少,POMC基因的表达明显增加,从而降低肥胖大鼠的体质量。
2 靶向神经系统
2.1 α-黑素细胞刺激素(α-MSH) α-MSH是由POMC神经元进一步分解而成,从POMC神经元的突出前膜释放,通过轴突投射至下丘脑旁室核、腹内侧核等二级神经元,通过与二级神经元上的黑色素3受体(MC3R)、黑色素4受体(MC4R)结合从而激活分解代谢途径,减少摄食并增加能量消耗[23]。早期研究提示,电针能刺激α-MSH的表达和释放,从而调控AgRP蛋白[24-25]。任加凤等[26]进一步研究证实,针刺能调节POMC及AgRP的蛋白和基因表达,降低进食欲望,增加饱腹感,影响摄食行为,并提出可能与调节下丘脑中α-MSH水平有关。近年来,关于MC3R、MC4R与肥胖的研究逐渐被重视[27-28],或成为未来针灸治疗肥胖研究的新靶点。
2.2 沉默信息调节因子1(SIRT1) SIRT1是一种主要参与限制热量摄入等生理过程的脱乙酰基酶[29],叉头状转录因子O1(FoxO1)是SIRT1的去乙酰化底物,参与调节能量代谢的因子。乙酰化和去乙酰化是影响FoxO1表达和活性的最重要的调节机制[30],SIRT1对FoxO1去乙酰化可促进FoxO1依赖性转录并加速FoxO1的降解,促进POMC mRNA的表达[31]。多项研究表明,电针能调控肥胖大鼠下丘脑内的SIRT1的表达,使其在ARC内的去乙酰化活性明显增加,继而下调ARC内FoxO1的乙酰化水平,从而促进抑食欲肽POMC的蛋白表达,最终达到抑制食欲的作用[32-33]。但目前相关实验仅局限于蛋白层面,针刺对SIRT1/FoxO1通路及下游食欲肽的影响是通过基因的转录后调控还是基因层面是将来的研究方向。
SIRT1的过表达可以调节脂代谢[34],其中过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)是重要的新陈代谢调节因子,SIRT1的过表达可抑制PPARγ的上调,促进脂肪的分解[35]。相关研究表明,针刺可以明显改善肝脏脂质代谢,上调SIRT1 mRNA和蛋白表达,下调PPARγ mRNA和蛋白表达,认为其机制可能与细胞外因子(Wnt)/β-连环蛋白(β-catenin)信号通路有关[36-37]。Wnt/β-catenin是脂肪形成的关键负调节信号通路,可抑制脂肪形成相关转录因子的表达[38]。SIRT1可选择性结合β-catenin并使其脱乙酰化,引起其在细胞核内浓度的积累,从而使间充质干细胞向骨分化增加、向脂肪分化减少[39-40]。王雅媛等[41]研究发现,电针可以明显改善肥胖大鼠的体质量,降低体内白色脂肪组织(WAT)的质量及脂肪大小,上调WAT中SIRT1蛋白表达,激活Wnt/β-catenin信号通路。β-catenin可以下调成脂因子PPARγ的表达影响脂质生成[42-44],但SIRT1是否通过乙酰化β-catenin增加其蛋白含量还需要进一步探讨。
3 靶向下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA轴)
HPA轴是神经内分泌的关键枢纽,高脂饮食、能量的存储过多可激活HPA轴,使下丘脑调节中枢异常,负反馈调节减弱,促进外周应激的糖皮质激素释放增多,与胰岛素相互影响,导致糖脂代谢紊乱,同时高浓度的葡萄糖和甘油三酯等作为一种慢性应激又可持续激活HPA轴[45-46]。研究表明,下丘脑中的促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)和血清促肾上腺皮质激素(ACTH)、皮质酮(CORT)水平或与HPA调控相关,针刺能够下调下丘脑 CRH 和外周血液循环中ACTH/CORT含量,改善糖代谢,双向调节亢进HPA轴,使机体呈现“平衡—失衡—重建平衡”的过程,从而改善体质量[47-48]。
4 靶向脂肪组织
人体内的脂肪组织分为白色脂肪和棕色脂肪,其中棕色脂肪以无寒颤性产热方式散热以消耗能量,在成年人体内数量极少,而介于白色脂肪与棕色脂肪中间状态的米色脂肪则在机体消耗方面也起着重要的作用。从白色脂肪向米色脂肪转化称之为“棕色化”,其显著标志是以解耦联蛋白1(UCP1)、过氧化物酶体增殖物活化受体γ辅助活化因子1α(PGC-1α)为主的棕色脂肪基因的过表达,UCP1在典型白色脂肪中含量极低,它的表达升高提示了脂肪产热功能增加,能量消耗加快[49]。王丽华等[50]研究发现,电针能增强肥胖大鼠双侧附睾脂肪组织中PGC-1α和UCP1的蛋白表达,下调甘油三酯、胆固醇,促进脂肪的“棕色化”,控制体质量,促进外周脂代谢,并提出脂肪的“棕色化”也可能与PPARγ有关[51]。PGC-1是PPARγ的辅助转录激活因子。去乙酰化的PPARγ可通过刺激配体进行选择性募集锌指蛋白16(PRDM16),而PRDM16是棕色脂肪组织的辅助激活因子,影响棕色脂肪发育的关键因子[52]。PRDM16在白色脂肪组织基因的启动子区域与羧基末端位置的结合蛋白相互作用,从而抑制白色脂肪相关基因的表达[53]。同时,PRDM16还可与PPARγ的辅助转录激活因子PGC-1结合,导致PGC-1的转录活性增强,从而激发调控棕色脂肪组织分化的相关基因表达[54]。PGC-1α/UCP1是白色脂肪“棕色化”的关键通路,PRDM16或将成为针刺促进白色脂肪“棕色化”的新靶点。鸢尾素(Irisin)是一种蛋白酶水解产生的新型肌动蛋白,内含Ⅲ型纤连蛋白域蛋白5(FNDC5)重组蛋白,可串联多个组织器官发挥生物学效应,当腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)被激活时,骨骼肌中PGC-1α和FNDC5/Irisin的表达增加,Irisin释放进入血液循环,可上调脂肪组中UCP1的表达,从而实现白色脂肪细胞向米色样脂肪细胞或者棕色样脂肪细胞转变[55]。高扬等[56]研究证实,电针干预肥胖大鼠体质量、诱导白色脂肪“棕色化”的作用是通过调控AMPKα—PGC-1α—FNDC5—Irisin信号通路,电针能促进释放Irisin,上调UCP1的表达,诱导白色脂肪组织“棕色化”。
5 靶向炎性反应
5.1 核因子κB(NF-κB) 肥胖是一种低度炎性反应,NF-κB是炎性反应中至关重要的转录因子,参与多条信号通路的传导。黄琪等[57-58]研究表明,针刺能够调控下丘脑中POMC和SIRT1蛋白的表达,激活SIRT1/NF-κB信号通路,SIRT1能够作用于NF-κB蛋白的p65亚单位,通过去乙酰化作用,下调p65的乙酰水平,从而抑制下游炎症因子白细胞介素6(IL-6)等转录。黄琪等[59]通过进一步实验证明,肥胖大鼠的IL-6基因启动子区域H3K9ac水平明显高于正常大鼠,电针能改善IL-6基因启动子区域的高乙酰化状态,脂肪组织细胞核中存在SIRT1和H3K9ac的共表达,电针激活脂肪核中SIRT1的表达,去乙酰化作用于IL-6基因启动子区域的H3K9ac,进而降低了组蛋白的乙酰化程度,减少IL-6的转录,从而控制脂肪组织的炎症状态,降低肥胖大鼠的体质量,提高胰岛素敏感性。NF-κB抑制因子α(IκBα)是NF-κB的抑制剂,在下丘脑Toll样受体4(TLR4)信号传导途径中,TLR4能刺激IκBα发生磷酸化,诱导激活NF-κB与IκBα解离,NF-κB被活化后可促进下游炎症因子,如肿瘤坏死因子α(TNF-α)、IL-6的合成与释放[60]。武欢等[61]通过高脂饮食诱导肥胖大鼠下丘脑组织中IκBα磷酸化水平升高,NF-κB p65表达升高,并观察到通路下游TNF-α表达增加,而电针能使下丘脑TLR4表达下调,IκBα磷酸化水平降低,NF-κB通路活性被抑制,TNF-α水平也明显下降,认为电针降低体质量可能与抑制下丘脑TLR4/IκBα/NF-κB信号通路有关。杨姝瑞等[62]通过“标本配穴”证实针刺可通过调控TLR4/NF-κB信号通路改善肥胖大鼠脂代谢,且不同腧穴的针刺效应具有差异性,针刺下肢足三里、丰隆的调节作用优于腹部取穴。
5.2 淋巴细胞活化分子4(SLAMF4) SLAMF4是一种跨膜糖蛋白受体,广泛存在于淋巴细胞表面,是启动细胞因子释放和细胞溶解活性物质的一种刺激受体,参与其细胞分化和炎症免疫应答[63]。SLAMF4通过传递生物信息调节肠黏膜免疫系统中的CD48+肠细胞,刺激SLAMF4+免疫细胞表达,激活细胞群落水平传递信号来调节免疫反应,维持肠道黏膜免疫系统的稳态[64]。司原成等[65]认为SLAMF4可作为研究肥胖肠黏膜局部慢性炎性反应的重要靶点之一。研究发现,肥胖小鼠体内的TNF-α、IL-6水平显著升高,SLAMF4基因和蛋白水平呈现过度表达的状态。而电针能够降低TNF-α、IL-6的水平,改善肠黏膜慢性炎性反应,下调SLAMF4基因和蛋白水平,进而达到减肥的效果。
6 靶向代谢因子
6.1 瘦素及瘦素抵抗 瘦素是一种肽激素,主要来源于白色脂肪组织,其受体位于脑干孤束核和最后区,对抑制食欲,增加能量消耗,调节葡萄糖稳态具有重要作用。血清瘦素浓度与体质量指数呈正相关,在肥胖状态下,瘦素循环水平升高,但受体敏感度却降低,无法发挥减肥效能,该现象被称为瘦素抵抗。田小慧等[66]通过检测小肠和下丘脑中瘦素及瘦素长型受体(OB-Rb)蛋白的表达水平,发现电针可以通过上调OB-Rb蛋白表达和增强瘦素与OB-Rb的结合力而改善瘦素抵抗,达到控制食欲、减轻体质量的目的。酪氨酸激酶/信号转导转录激活蛋白(JAK/STAT)通路是最主要的瘦素信号传导通路之一,通路激活后引起的下丘脑信号传导及STAT转录和磷酸化的水平被看作瘦素信号的引发点[67]。宋爱群等[68]运用电针治疗肥胖大鼠,通过免疫组化法检测大鼠迷走运动背核及疑核中的P-STAT3蛋白表达,采用免疫印迹法检测节状神经节和ARC中的P-STAT3蛋白表达,以及血清胰岛素、瘦素水平,结果发现无论是迷走运动背核及疑核中的P-STAT3蛋白表达,或是节状神经节和ARC中P-STAT3蛋白表达均显著升高,大鼠血清胰岛素、瘦素水平、体质量均降低,认为电针可以有效调控中枢对瘦素的敏感性,可能与调节P-STAT3水平有关。
6.2 胰岛素抵抗 胰岛素抵抗指胰岛素作用的靶器官(肝脏、肌肉、脂肪组织、血管内皮细胞等)对胰岛素敏感性降低,是肥胖的早期病理基础,高胰岛素血症是胰岛素抵抗的一个重要特征。研究发现,骨骼肌线粒体功能紊乱导致糖代谢紊乱在胰岛素抵抗中发挥关键作用,PGC-1α是线粒体内的转录协同激活因子,在白色脂肪“棕色化”中起到关键作用[69]。高脂高糖可降低骨骼肌PGC-1α的表达,PGC-1α也是AMPK下游效应分子,当AMPK被激活时,可以调节PGC-1α,促进线粒体合成,改善胰岛素抵抗。龚美蓉等[70]研究发现,高脂饮食诱导的肥胖大鼠骨骼肌PGC-1α mRNA表达量明显下降,AMPK磷酸化水平较正常大鼠明显下降2.3倍,电针治疗后PGC-1α mRNA表达量明显上升,AMPK磷酸化水平上升2倍,提示电针可以逆转因高脂诱导而受损的线粒体功能,提高胰岛素的敏感性,其机制可能与激活AMPK/PGC-1信号途径有关。李思等[71]研究表明,调理脾胃针法能提高2型糖尿病前期大鼠胰岛素敏感性,降低血清中游离脂肪酸水平,缓解其对外周葡萄糖利用的抑制作用,减轻胰岛素抵抗与二甲双胍具有等效性。
6.3 胆囊收缩素(CCK) 脑肠肽是指在胃肠道和脑组织中双重分布的肽类,CCK就是第1个被发现有短期摄食调控和厌食效应的脑肠肽。CCK由小肠Ⅰ型内分泌细胞分泌的一种致饱激素,通过迷走神经将致饱信号投射到延髓的孤束核(NTS),NTS发挥调节外周CCK对摄食的作用,同时将信号传送到ARC,产生致饱效应,延缓胃排空时间,减少食物的摄入量,从而起到抑制食欲的作用[72]。研究表明,细胞癌基因fos(c-fos)表达与CCK水平变化相关,可以作为CCK的效应指标[73]。宋爱群等[74]研究发现,肥胖大鼠体内血清胰岛素水平升高,血清CCK水平及NTS中c-fos表达均降低,通过电针治疗后肥胖大鼠血清胰岛素水平降低,血清CCK水平及NTS中c-fos表达均升高,认为其机制可能与调控中枢对CCK的敏感性有关。王雅媛等[75]研究显示,电针可以下调小肠及血清中的瘦素表达,增加CCK表达,延缓胃排空速度,提高小肠推进率。此外,其他脑肠肽,如生长激素释放肽(Ghrelin)、胰高血糖素样肽-1(GLP-1)等在针刺后的变化,同样可以从中枢敏感性及调节胃肠道动力两方面进行研究,以探讨针刺改善体质量的新靶点。
7 总结与展望
肥胖的发病因素及病理过程复杂,针刺可通过对神经中枢系统、脂肪组织、炎性反应、代谢因子等多系统、多层次、多靶点协调作用来减轻体质量。根据针刺的自身特点,针刺作用于肥胖的靶点研究可以从以下几个方面深入探讨。
7.1 消化系统或将成为未来研究的重点 针刺治疗肥胖在消化系统中的作用靶点主要是肠道菌群及胃肠动力调节。肠道菌群是一种重要的新兴作用因素,近年来的重点在于肠道菌群的重塑,方法大多应用益生菌直接干预或粪菌移植。但由于个体差异化大,虽多项研究表明针刺能调节肠道菌群的数量和比例[76],但是其如何改善肠道菌群种类多样性并恢复稳态,以达到体质量、糖代谢、脂代谢的改善,其作用机制都是未来研究的重点。而针刺在恢复胃肠动力方面有积极的作用,广泛运用于克罗恩病、肠易激综合征等方面[77],也有研究认为针刺具有双向调节作用[78],针刺虽然恢复了胃肠道动力,但是否加速了糖类、脂类的吸收仍要进一步的研究证明。
7.2 针刺腧穴的选择及电脉冲仪的使用需进一步的探讨 针刺治疗肥胖的腧穴配伍多样,多项研究证实多部位取穴的疗效明显优于单一部位取穴[71-72,76],但腧穴针刺效应同样存在特异性,找到特应的腧穴对应相应类型的肥胖症同样是未来的研究方向之一。另有研究发现电针比单纯针刺的效果更好[79],同时不同电针频率疗效同样存在差异,低频率的效果优于高频率[80],临床是否选用电脉冲仪以及频率的选择或有待进一步达成共识。
综上所述,针刺在治疗肥胖方面疗效明确且临床接受度高,可以通过多个靶点产生良性的调节效应,但还有待深入研究,为后续针刺治疗肥胖的作用提供新的方向。