缺血性脑卒中后血管损伤机制及针刺干预机制研究

王利然,秦懿囡,宁文华,杨丽红,2,李 晶,杜元灏,2△

(1.天津中医药大学第一附属医院，天津 300381； 2.国家中医针灸临床医学研究中心，天津 300381;3.天津中医药大学第一附属医院针灸研究所，天津 300381)

脑卒中是一种具有高发病率和死亡率、致残率的常见神经系统疾病，其中缺血性卒中约占87 %[1]。重组组织纤维酶原激活物仍是目前唯一批准用于缺血性脑卒中的治疗药物[2]，但因其时间窗窄、严格的适应症，大多数卒中患者未能接受有效的治疗。中医学认为，缺血性脑卒中属于“中风”范畴，以突然晕倒、不省人事，伴口角歪斜、语言不利、半身不遂或不经昏仆仅以口角歪斜、半身不遂为主要症状。中风的病位在脑，与心、肝、脾和肾关系密切。中风病的发生是多种因素所导致的复杂病理过程，既有外感因素也有内伤因素，风、火、痰、瘀和虚是主要病因。

缺血性脑卒中发生的始动环节是由脑组织缺血所触发的，脑血管的功能状态及血管新生的密度决定着缺血区脑组织的命运[3]。脑缺血后侧支循环的机能和形态反映了脑血管的功能状态，是控制代偿血流的闸门和枢纽，对脑血流的恢复至关重要，血管新生促进脑血管微循环恢复，能有效挽救脑组织，保护神经元，增强脑缺血后神经功能的恢复[4]。因此，尽早改善受损血管功能、促进血管新生、建立有效侧支循环和挽救缺血半暗带濒死神经元是脑梗死治疗的重心和目标[5]。近年来，临床及基础研究均证实针灸能通过多途径、多靶点促进缺血性脑卒中后血管功能恢复，促进血管新生[6]。本研究梳理针灸在缺血性脑卒中后血管损伤中的治疗作用及机制。

1 抑制炎症反应，减轻血管内皮细胞损伤

内皮细胞是血管的第一道屏障，通过交换和释放多种活性物质，参与维持血管壁通透性、调节血管张力、调节凝血与纤溶平衡、细胞黏附增殖、代谢、自噬和凋亡等功能[7-8]，而血管内皮细胞损伤造成的内皮功能障碍是导致缺血后微循环障碍的主要原因。

脑缺血再灌注损伤促使活性氧(roS)产生增多，白细胞浸润，导致内皮细胞炎症反应，促炎细胞因子如肿瘤坏死因子-α (TNF-α)、血清白细胞介素-1β(IL-1β) 和白细胞介素6(IL-6)增多，参与炎症级联反应，加重血管内皮功能损伤[9]。此外，缺血缺氧早期，M1型小胶质细胞激活，同样能释放促炎细胞因子，加重内皮细胞损伤[10]。电针能下调小胶质细胞活化标志物Iba-1和肿瘤相关巨噬细胞CD11b+的表达，抑制NF-κB信号通路转导，从而降低IL-1β和TNF-α的表达，减轻脑梗死后炎症反应[11]。小胶质细胞激活后的不同表型影响脑卒中后炎症反应，电针上调小胶质细胞表面α7烟碱型乙酰胆碱受体(α7nAChR)，使小胶质细胞由促炎表型M1型向抗炎表型M2型转化，抑制炎症反应[12]。

内皮细胞也是血脑屏障的主要组成部分[13]，免疫炎症反应诱导促炎细胞因子释放，破坏血管内皮细胞及其紧密连接蛋白，造成血脑屏障通透性增高、屏障功能障碍。脑缺血后，促炎细胞因子TNF-α和IL-6可能通过增加酪氨酸、苏氨酸磷酸化水平，降低咬合蛋白(Occludin)、整合膜蛋白5(Claudin-5)、血管内皮钙粘蛋白(vascular endothelial cadherin, VE-Cadherin)和紧密连接蛋白1(ZO-1)的表达[14-15]，导致BBB严重破裂。针刺通过抑制炎症因子及缺血诱导因子的释放，上调Occludin的表达，抑制Rho相关卷曲螺旋蛋白激酶(ROCK)的表达，显著改善血脑屏障的通透性，对急性脑梗死脑缺血具有保护作用[16]。 电针刺激能抑制ZO-1蛋白分解，从而保护脑组织内血管内皮细胞和基底膜等超微结构，促进细胞间紧密连接存在，抑制缺血性脑卒中后血脑屏障损伤[17]。

2 降低钙离子浓度，缓解血管痉挛

急性脑缺血发生后，缺血缺氧导致胞外钙离子通道异常开放[18]，胞质内钙离子浓度迅速升高，引起血管运动功能障碍，导致脑组织侧支血管阻力增大，开放不利，微血管流质、流场的动态耦合发生障碍，表现为“高速低效震荡”，血管痉挛，循环血流量减少，缺血脑组织获取代偿血流受阻[19]。

脑组织缺血缺氧时，蛋白激酶C(PKC)表达增强[20]，促进磷脂酰肌醇的4,5二磷酸(PIP2)分解为三磷酸肌醇(IP3)和甘油二酯(DAG)，IP3可激活肌浆网(SR)上对应的受体(IP3R)，诱导SR内Ca2+释放，该通路称为IP3、DAG及Ca2+信号通路。电针“水沟”可明显抑制缺血性脑卒中大鼠脑血管平滑肌细胞内IP3、DAG的表达，调控血管平滑肌细胞Ca2+的浓度，缓解血管痉挛，促进有效侧支循环建立[19]。

血管紧张素Ⅱ(Ang Ⅱ)是肾素-血管紧张素系统(RAS)的一部分，同样参与调节Ca2+浓度，影响血管舒缩功能[21]。Ang Ⅱ与AT1受体(AT1R)结合导致PLC磷酸化，裂解磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)产生IP3和DAG，促进Ca2+释放；另一方面，Ang Ⅱ也可以通过刺激AT2R发挥脑卒中后的神经保护作用[22]。降低Ang Ⅱ的表达或抑制AT1R信号转导可以阻断Ang Ⅱ的作用，能减轻脑缺血损伤[23]。电针刺激“水沟”穴能部分逆转MCAO诱导的Ang Ⅱ及其受体介导的IP3信号转导通路的激活，进而缓解缺血区域的血管收缩，改善血管运动功能，最终对脑缺血产生治疗作用[24]。

3 调控血管生成因子，促进血管新生

血管新生的范围与程度直接关系到缺血半暗带区血流的改善，影响神经细胞生理功能的恢复。大量临床和实验研究表明缺血性脑卒中后血管新生可改善预后，血管密度增高的患者死亡率低、存活时间长，微血管新生的密度和脑缺血病人的生存时间存在正相关性[25]。大鼠大脑中动脉闭塞(MCAO)后12～24 h内，新生血管即可通过芽生形式启动，与完整的微血管形成有规律的连接，形成有效的侧支循环[26]。因此，诱导血管新生是目前治疗缺血性脑卒中的重要策略之一。

血管内皮生长因子(VEGF)、肝细胞生长因子(HGF)、成纤维细胞生长因子(bFGF)、血管生成素Ⅰ(Ang-Ⅰ)和血小板源性生长因子(PDGF)是目前主要调控血管生成的相关蛋白因子，通过结合各自的受体，激活下游信号通路，参与调控内皮细胞增殖、迁移和成管，对血管的生成至关重要。

血管内皮生长因子(VEGF)是一种有效的血管生成信号蛋白，脑卒中后，在VEGF的刺激下，内皮细胞基膜开始降解，壁细胞分离，内皮细胞之间的连接减少，造成初期的血管扩大。VEGF增加了内皮细胞的渗透性(Permeability)，使血浆蛋白质渗透出来，形成暂时的细胞外基质(Extracellular matrix，ECM)支撑物。继而刺激内皮细胞表型转变，迁移能力增强，产生新的毛细血管主干，延续新生血管。在缺氧和缺血条件下，VEGFs及其受体在神经元和血管内皮细胞中上调，VEGFA 通过结合酪氨酸激酶受体VEGFR2激活下游PLCγ-ERK1/2、PI3K-AKT等信号通路，调控ECs的表型转变，介导血管生成[27]。bFGF与靶细胞表面的FGF受体( FGFR)结合后，激活相关的信号通路，如丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)信号通路和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3Ks)信号通路，上调多种蛋白酶、生长因子和整合素的表达，从而促进血管生成[28]。HGF既作为神经营养因子，又作为血管生成因子，能通过结合相应的酪氨酸激酶受体MET，激活原癌基因C-Met(C-Met)及其下游通路，包括PKB/Akt、ERK1/2/p38MAPK和STAT3信号通路，助于血管生成[29]，过表达HGF显著抑制了小胶质细胞的激活和促炎细胞因子的产生，抑制了神经元变性。同时减弱了紧密连接蛋白的减少，维持血脑屏障的完整性，并增加了梗死周围区域的微血管密度[30]。Ang-Ⅰ与内皮细胞上的受体Tie2结合使其磷酸化，激活下游信号通路，可促进内皮细胞存活和血管重构，促使大管径薄壁血管通过芽生形式微小毛细血管，并向梗塞灶生长，增加梗塞灶区域的脑血流量[31]。此外，Ang-1与整合素α5联合应用，能减少BBB破坏，增加内皮细胞紧密连接蛋白的表达，同时促进内皮细胞增殖，增加血管密度[32]。

脑卒中后，缺血缺氧引起神经血管单元受损，神经元及胶质细胞损伤，针刺“百会”“神庭”能促进VEGF、轴突生长相关蛋白43(GAP-43)和突触素(SYN)的表达，激活PI3K/AKT信号通路，促进血管新生，修复受损神经元[33]。电针上调VEGF、VEGFR2、bFGF和CD34+的表达，减少脑梗死大鼠梗死灶体积，增多微血管密度，表明电针通过调控血管新生相关因子的表达，促进内皮细胞表型转变，建立有效侧支循环[34]。在脑缺血急性期时，电针即可有效提高患者血清bFGF、血清胰岛素样生长因子-1(IGF-1)表达水平，改善患者神经功能及脑血流动力学[35]。针刺促使脑缺血再灌注损伤大鼠缺血区脑组织损伤程度减轻，脑组织VEGF和Ang-Ⅰ表达上调，Ang-Ⅰ抑制了血管内皮细胞的凋亡，诱导血管内皮细胞出芽与迁移，促进血管新生[36]。电针“百会”“水沟”“足三里”能促进脑缺血大鼠缺血区HGF、HIF-1α的表达，随着针刺干预次数增长，HGF表达逐渐增强，干预7 d后表达量达峰值，进而促进缺血区及周围区域血管新生，改善神经功能缺损症状[37]。

在血管生成过程中，周细胞对新生毛细血管的成熟和稳定起着重要作用[38]。周细胞是位于全身毛细血管壁上的分支细胞，能嵌入微血管基底膜内并包裹内皮细胞，从而稳定新生血管。PDGF是促血管生成的生长因子，能刺激内皮细胞形成新生的血管网，并募集周细胞，稳定发展中的血管。PDGF-b结合其受体PDGFRβ通过Akt信号通路，促进周细胞的生成及朝新生血管迁移，覆盖毛细血管，防止内皮细胞的过度增殖、迁移[39]。PDGF还可通过上调组织金属蛋白酶抑制剂(TIMP-1)抑制胶原酶的作用[40]，以减少细胞外基质的降解，从而减少血管的渗漏，促使新生血管成熟。电针刺激“水沟”后，电针组PDGF-b表达量自脑缺血后1 h时即开始上调，3 d时达峰值，3～12 d时均明显高于同时相模型组，表明电针能促进血管新生相关因子的表达从而诱导梗死后神经血管网中微血管的生长、成熟和稳定，从而增加微血管密度、促进神经功能恢复[41]。

4 小结

针灸是具有整体协调、双向调节作用的顺势疗法，通过诱导或抑制内源性物质的生成，参与调控细胞信号通路，抑制炎症反应、缓解血管痉挛和促进血管新生，从而改善缺血性脑卒中后血流供应，减轻神经功能损伤，并且具有无毒副作用、简便易操作和经济适用等优点。

但是现有研究仍存在一定的局限性，需要做进一步研究：①针灸治疗脑缺血后血管损伤的研究中主要涉及电针、手针不同刺激方法，不同的针灸刺激量是否对受损血管产生不同的影响，尚待进一步研究，以明确针灸干预适宜的刺激量;②炎症细胞因子及血管新生相关细胞因子在脑缺血不同的阶段可能具有不同效应，不同的疾病进程是否会影响到对针灸的效应？后续研究可考虑时间点的选择，如缺血早期、再灌注期和缺血恢复期等，对进一步明确针灸适宜干预时间窗至关重要;③血管系统作为神经血管单元重要的组成部分，涉及机制复杂，目前的研究深度及广度都存在不足之处，今后可以结合蛋白质组学及生物信息学技术，深入分析血管损伤机制及治疗靶点。