卒中后吞咽障碍的分子生物学研究进展

华晓琼，李彦杰，金小琴，刘昊源，张淑芹，牛丽

卒中后吞咽障碍（post-stroke dysphagia，PSD）是卒中后的常见并发症，指患者由于卒中导致下颌、双唇、舌、软腭、咽喉、食管等器官结构和（或）功能受损不能安全有效地完成“将食物安全地从口运送到胃内而无误吸”的过程[1]。51%～78%的卒中患者会出现吞咽障碍[2]，吞咽障碍又会引起误吸、肺部感染、脱水、营养不良等问题，不仅使患者生活质量下降，医疗成本增加，而且严重影响患者的预后及心理状态，增加了病死率和复发率。吞咽障碍已成为影响卒中患者预后的独立危险因素。随着实验动物学及分子生物学相关技术的进步，已经鉴定了诸多生物学分子与PSD发病相关，驱动PSD中运动神经元的变性，增加其对疾病的易感性。因此，本文针对近年来PSD分子生物学研究领域较为关注的几个主题展开叙述与探讨。

1 孤束核与吞咽功能

孤束核是脑干吞咽中枢重要的一部分，为中枢神经系统基本活动的感觉核，其神经元在参加口咽部或食管的吞咽活动时，表现为典型的连续吞咽模式，对吞咽起主导作用，参与吞咽的启动、形成和时间控制[3]。吞咽可通过反射性或者意识性启动，反射性启动由周围神经区域的刺激产生，意识性启动由更高级的大脑皮质反射产生，二者都有到孤束核的直接途径。因此，孤束核可同时接受反射性的外周传入和意识性的大脑皮质传入，所有吞咽活动的传入均止于孤束核[4]。研究表明孤束核还是多种神经化学物质的集中区域，氨基酸（谷氨酸等）、生物胺[5-羟色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）等]等均在孤束核内分布并参与吞咽的启动、调控等相关活动[5]。

1.1 5-羟色胺及其受体 5-HT由脑干的中缝核群5-HT能神经元胞体合成。孤束核内5-HT的产生能够促进吞咽，已有研究证明5-HT存在于孤束核内的神经末梢和神经纤维中[6]，一些学者通过在延髓中微量注射5-HT受体发现存在于孤束核内的5-HT能够影响吞咽功能[7]。由于在实验中脑干中缝核受到电刺激或者微量注射5-HT可以对舌下神经的放电及口面部的精细运动起到调节作用，故推测吞咽反射的发生可能与中枢内的5-HT含量有关[8]。免疫组织化学研究表明，存在于孤束核亚核内的不同类型5-HT受体能够在吞咽神经网络中发挥或多或少的作用，其中5-HT1A受体在孤束核中心亚核和间质亚核中含量最高，能在延髓反射中促进吞咽功能，但具体机制未明[9]。

1.2 谷氨酸及N-甲基-D-天冬氨酸受体 谷氨酸是中枢神经系统内的主要兴奋性神经递质，在孤束核中有相当高的含量。在孤束核内微量注射谷氨酸可引发类似于刺激喉上神经或者机械刺激咽黏膜引发的吞咽动作[10]，孤束核中间亚核微量注射谷氨酸或该受体兴奋剂可诱发食管蠕动收缩，而孤束核间质亚核微量注射谷氨酸或该受体兴奋剂则可获得一个完整的吞咽或者吞咽的口咽阶段[11]。相关研究证明，延髓中央存在大量N-甲基-D-天冬氨酸受体（N-methyl-D-aspartate receptor，NMDAR），在孤束核神经元中兴奋该受体能够诱发节律性吞咽活动[12]。Kessler等[13]研究发现，疑核中调控吞咽动作的神经元都能被N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartate，NMDA）和non-NMDA受体激动剂红藻氨酸kainate兴奋，而离子型谷氨酸受体拮抗剂APV和CNQX可以控制吞咽节前神经元的兴奋反应，这在一定程度上可以证明，NMDA和non-NMDA受体在整个吞咽活动调节中发挥着至关重要的作用。

因此，5-HT及其受体、谷氨酸及NMDAR在经孤束核调控吞咽的过程中扮演着重要的角色。在孤束核中微量注射其受体激动剂，上调其表达水平，能够诱发节律性吞咽活动。但孤束核内5-HT及其受体、谷氨酸及NMDAR神经递质具体含量的多少对吞咽功能的影响，仍需进一步的研究。

2 疑核与吞咽功能

吞咽中枢腹侧区主要由疑核及周围网状结构构成，诱发吞咽动作的出现和吞咽时间的产生。疑核是特殊的内脏运动神经元，位于三叉神经脊束核和下橄榄核中间部位的网状结构中，围绕延髓蔓延形成一个纵轴柱状组织，其发出纤维沿着背部内侧走行，继而向腹部外方折向出脑，其中在疑核内侧和尾侧的传输神经支配着喉和食管的横纹肌[14]。食管部位的吞咽活动是在运动神经以及内脏神经的作用下进行运动，霍乱霉素逆行追踪研究表明，疑核的半致密部位、致密部位及松散部位对食管的运动都有支配作用。平滑肌部位的食管运动产生是由存在于肠神经丛中的M型胆碱能神经元的神经兴奋，和非肾上腺素能非胆碱能神经元产生的具有抑制作用的NO共同调节[15]。研究发现针刺通过疑核调节多种生理活动，可调节咽部肌肉、喉部肌肉及食管肌肉，协调作用尤为明显的是生长激素抑制素（somatostatin，SOM）能神经元和一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）能神经元[4]。

2.1 SOM能神经元 SOM广泛分布在大脑及周围神经结构中，可调节内分泌系统及肠胃活动，还可释放激素、分泌液体、分化上皮细胞，形成免疫活动[16]。据报道，脑干的疑核及孤束核中都有SOM阳性神经元[17]，免疫组织化学双标记发现SOM存在于孤束核及疑核神经元中[18]。研究通过假狂犬病毒（pseudorabies virus，PRV）、SOM及还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸脱氢酶（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate-diaphorase，NADPH-d）三标记方法发现，大鼠疑核半致密部位含有SOM和NOS[19]，SOM和NOS共同存在于疑核半致密部位可能与咽肌的运动具有一定的联系。Wang等[20]采用神经电生理的方法方式证明，SOM神经元一方面可以促进疑核神经中的谷氨酸兴奋，另一方面又可以抑制乙酰胆碱兴奋，可以推测SOM与食管内运输的神经肽传递具有一定联系。

2.2 NOS能神经元 NO主要参与对突触的调控，当有大剂量的NO出现时，会产生如同谷氨酸作用一样的一系列神经反应来介导脑细胞死亡[21]。同时，NO发挥抑制性神经递质的作用抑制食管的蠕动[22]。Christensen等[23]利用NADPH方法研究发现袋鼠食管中段处平滑肌中主要有CGRP、P物质、甘丙肽和血管活性肠肽等神经肽分布，食管的蠕动可能是神经释放NO以及其他抑制物质引起的，如CGRP、甘丙肽和血管活性肠肽等。王晓英等[24]采用脑血流量、血浆NO、超氧化物歧化酶的变化来判断吞咽功能恢复情况，发现两组患者治疗后NO下降，且采用低频脉冲电疗联合针灸组明显低于低频脉冲电疗组（P＜0.05），表明血浆NO的含量下降与PSD的恢复呈正相关。

2.3 谷氨酸、γ-氨基丁酸 谷氨酸和γ氨基丁酸（gamma-amino-butyric acid，GABA）是常见的中枢神经递质，其化学突触被称为谷氨酸能突触和GABA能突触[25]。谷氨酸受体和GABA受体已被发现存在于吞咽反射弧[26]，同时这两类受体也在疑核中表达，支配着吞咽相关的肌肉。有学者发现，疑核中GABAa受体参与调节兴奋性氨基酸和乙酰胆碱的兴奋性[27]。在大鼠双侧疑核分别注射微量的谷氨酸受体拮抗剂CNQX、APV以及GABAa受体激动剂muscimol后，吞咽活动受到了一定程度的抑制，提示谷氨酸和GABA可通过其受体参与吞咽活动的调节[28]。

2.4 P物质 P物质是一种能够将其信号由外周神经传入中枢神经系统的生物活性肽。研究表明，P物质能增加吞咽运动神经元的兴奋性[29]。在超微结构的实验中，确定P物质属于免疫阳性终端，该物质与疑核外部结构中迷走神经元、交感神经元及免疫反应神经元都有突触关系[30]。研究发现，单独的或组合的组胺、胆碱、P物质、多巴胺可以对吞咽反射产生调节作用[31]。吞咽功能可能存在于多个脑区功能的激活，电针可改变大脑某些区域的活动，其中对疑核中的调节更为显著。Cui等[32]研究发现电针可以激活M1非梗死区与吞咽相关的锥体细胞，从而影响舌下神经和吞咽次数，促进P物质释放，最终改善PSD小鼠的吞咽功能。

2.5 c-fos蛋白 c-fos的蛋白产物目前被广泛用于标记神经元活动的细胞，从而可以确认中枢神经系统中神经元对伤害性刺激的激活反应。当大鼠受到伤害性刺激时，该兴奋性信息可由神经通路上传直达中枢神经系统，中枢神经系统的目标神经元中将产生一定量c-fos蛋白的阳性表达。史俊恒等[28]研究发现电针“廉泉”或“风府”穴后，大鼠运动神经元疑核内均可见较多的c-fos蛋白表达产物。表明电针“廉泉”或“风府”能将冲动传至吞咽运动神经元疑核，使其神经元呈激活状态，从而表达出c-fos即刻特异性反应蛋白，进一步说明疑核是电针发挥调节作用的重要中枢。此外，c-fos蛋白的表达也具有一定的功能意义，Ye等[33]用平均值和标准差的方式表示电针刺激不同穴位后的c-fos蛋白阳性细胞表达数据，发现廉泉组和内关组的c-fos蛋白阳性细胞的数量表达较无电针刺激组明显增加，提示电针刺激不同穴位可影响c-fos蛋白的表达，可用于检测疑核中吞咽相关神经元的激活情况。

由此可见，在吞咽中枢的腹侧区，SoM能神经元、NOS能神经元、谷氨酸、GABA、P物质、c-fos蛋白等含量的变化与吞咽功能有一定程度的联系，临床可以通过观测疑核中以上神经递质的变化对卒中患者吞咽功能的好坏进行相关预判。

3 血清蛋白与吞咽功能

吞咽功能障碍会直接影响患者摄入碳水化合物、蛋白质、纤维素等营养物质，如果长期不能有效改善吞咽功能，将导致机体摄入不足，蛋白质不断消耗，进而延长病程，影响预后[34]。从血清蛋白质代谢水平能够间接对患者营养状态进行相关评价预测。

3.1 低氧诱导因子1 α蛋白 低氧诱导因子1 α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）在脑损伤疾病中作为组织内含氧量的评价指标之一，在机体缺血缺氧状态下会大量分泌，并进一步诱发凋亡的发生发展，加重脑损伤[35]。王颖等[36]通过针刺疗法联合电刺激治疗吞咽障碍，发现醒脑开窍针法联合神经肌肉电刺激组HIF-1α蛋白水平较常规吞咽功能康复训练组明显降低，脑组织的缺氧状态得到改善，继而患者的吞咽功能障碍减轻。王志强等[37]采用HIF-1α蛋白和基质细胞衍生因子-1（stromal cell-derived factor-1，SDF-1）水平的变化来评估PSD的严重程度，发现HIF-1α水平与脑梗死面积（r=0.827，P＜0.001）和NIHSS（r=0.870，P＜0.001）呈正相关，提示脑损伤中HIF-1α水平的高低对PSD的预后具有一定的评判价值。

3.2 血清胰岛素样生长因子-1、脑源性神经营养因子、血管内皮生长因子 血清胰岛素样生长因子-1（insulin-like growth factor，IGF-1）和脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）在神经损伤中主要发挥修复和广泛增殖作用来减缓神经损伤；血清血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）能够促进脑损伤侧支循环数量增加，通过生成新血管为神经系统提供营养。皮凌红等[38]应用化浊行血汤治疗卒中后神经损伤，发现行化浊行血汤组患者血清VEGF、BDNF水平显著高于西医常规治疗组（P＜0.05），神经损伤导致的功能障碍程度减轻。吴量等[39]研究发现肠内营养剂联合冰刺激训练组PSD患者的血清IGF-1、BDNF、VEGF水平明显高于单独冰刺激训练组，且并发症总发生率（18.52%）也明显低于单独冰刺激训练组（46.30%）（均P＜0.05），提示通过调控血清中IGF-1、BDNF、VEGF平均水平能够改善PSD，促进神经损伤的恢复。

3.3 TC、TG、白蛋白 PSD患者血清会呈现较高水平的TC、TG及较低水平的白蛋白（albumin，ALB），血清蛋白表达的紊乱导致患者体内的脂质代谢紊乱，进而延缓病程，加重负担。Mao等[40]研究发现，常规吞咽功能训练+经颅直流电刺激治疗组PSD患者，连续治疗8周后血清ALB高于常规吞咽功能训练组（P＜0.05），提示血清ALB的变化对于观察PSD患者的病情变化具有一定的指导意义。苏惠敏[41]研究发现调节血清TC、TG水平，能够进一步调节患者体内的脂质代谢水平，发挥神经保护作用，进而促进吞咽功能及病情的恢复。Masaki等[42]通过回顾性队列研究发现血清ALB、TC与吞咽障碍后的营养状况显著相关，高水平TC与低水平ALB者相对于低水平TC与高水平ALB者吞咽障碍风险更高，通过ALB、TC有助于评估营养状况并预测老年吞咽困难患者的生存期。

吞咽功能障碍患者的预后与其营养不良有关。因吞咽障碍使其进食困难，导致营养摄入不足，继而发生水电解质紊乱等，严重者可危及生命。而通过提高患者吞咽能力能增加其营养摄入，改善营养不足的现状，促使患者早日恢复健康。HIF-1α、IGF-1、BDNF、VEGF、TC、TG、ALB是评价患者营养状况与预后的重要指标，通过分析其与吞咽障碍的关系可以为临床评估提供一定参考价值。与此同时，实验室的生化指标可以包括血清ALB、前白蛋白和转铁蛋白、淋巴细胞计数等，如果这些指标低于参考人群的正常参考范围，通常认为存在营养不良，对卒中后吞咽障碍的预后评估也具有一定指导意义[43]。

近年来，神经学科领域的分子机制研究越来越多，而关于PSD分子生物学机制的探讨仍然有限，高级中枢方面的神经机制目前仍不清楚。但可以肯定的是，对于PSD发病机制及分子生物学的理解将持续发展，除背侧区吞咽中枢——孤束核及周围网状结构的研究外，位于吞咽中枢腹侧区——疑核以及周围的网状结构也是研究热点之一。随着功能磁共振、经颅电刺激、多通道细胞外记录、行为学、神经生物学、脑磁图等先进脑科学技术手段的发展，研究可从不同层面对PSD的生理学机制进行延伸、丰富。

【点睛】本综述通过总结归纳与吞咽相关的高级中枢及神经递质，不仅系统地揭示了吞咽中枢及系列血清蛋白在吞咽功能调节中的内在机制，也为临床治疗提供了理论依据。