针刺与艾灸防治应激性溃疡机制的研究进展

李 琨,尤艳利

(1. 海军军医大学基础医学院,上海 200433;2. 海军军医大学,上海 200433)

应激性溃疡(SU)是指在严重创伤、危重疾病或重度感染等各种应激状态下发生的急性胃肠黏膜糜烂、溃疡等病变。在严重的情况下,它可能会并发胃肠道出血和穿孔。在围手术期[1]以及严重颅脑损伤[2]等情况下需要使用药物预防应激性溃疡。静脉注射质子泵抑制剂使胃pH迅速升到4以上是《应激性溃疡防治专家建议(2018 版)》[3]推荐的预防方法。然而,质子泵抑制剂的使用仍然存在不合理用药和潜在危险等问题[4]。针刺和艾灸是祖国医学最重要的非药物治疗手段,具有简便、有效、经济等优点。目前已对针灸防治应激性溃疡展开了多项研究,其结果肯定了其疗效并对相关机制进行了探索。为进一步探讨针灸防治应激性溃疡的价值,现将近年来针灸防治应激性溃疡的机制研究综述如下。

1 应激性溃疡的病理生理机制

目前,研究发现应激性溃疡主要的病理生理机制包括:①胃肠道黏膜局部发生微循环障碍,导致黏膜缺血,黏膜及上皮防御功能降低;②各种细胞因子和炎症物质的释放引发黏膜局部炎症反应,胃酸和胃蛋白酶和氧化物质的过度分泌也被视为损害因素;③神经内分泌紊乱、下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA轴)及多种脑-肠肽参与并介导局部黏膜炎症反应和微循环障碍的发生;④肠道菌群丰富度降低,有益菌种类和相对数量减少,导致肠黏膜和上皮功能障碍。

2 针灸改善黏膜缺血

胃黏膜缺血在SU的发病机制中起着核心作用[5]。应激导致急性胃黏膜缺血的机制复杂,包括外周交感-肾上腺髓质系统强烈兴奋、儿茶酚胺释放增加、胃肠黏膜血管痉挛等。已有多项研究证明,针灸可以使大鼠胃黏膜血流量(GMBF)明显增加,以改善胃肠黏膜局部缺血状态[6-9]。

多巴胺(DA)是一种内源性儿茶酚胺,研究发现应激性溃疡模型大鼠血清DA含量明显高于空白组[9]。内皮素(ET)是一种内源性生物活性多肽,具有较强的血管收缩作用,与SU的发病机制密切相关[10]。研究发现,预先艾灸“足三里”“梁门”可降低胃黏膜ET[6-7]和血浆DA[7,9], 增加GMBF,而且针灸改善微循环的作用可能具有一定的经络特异性。足阳明经穴组电针的GMBF增加多于足少阳经穴组电针的GMBF与临床上多采用胃经治疗胃的相关疾病相符[8]。

研究显示一氧化氮(NO)与ET的失衡会降低GMBF,加速胃黏膜溃疡疾病[11]。NO在各种疾病中通过不同的生理和病理机制对胃黏膜具有保护作用或有害作用。这种双向效应取决于涉及这些病理状况的一氧化氮合酶(NOS)类型[12]。目前研究认为,内皮型一氧化氮合酶(NOS3)和神经元型一氧化氮合酶(NOS1)与胃黏膜保护和溃疡愈合有关。相反地,下丘脑诱导性一氧化氮合酶(NOS2)与溃疡形成有关[13]。与之前的研究不同,Sun等[14]报道,NOS3和NOS2参与了冷应激致胃溃疡的病理过程。他们发现,针刺足三里可以抑制NOS2和NOS3的表达,从而保护胃黏膜,针灸预处理可以提高NOS1表达,诱导分泌NO,以保护冷刺激导致的胃黏膜损伤。另外,NO的合成与释放与一种脑肠肽胃饥饿素(Ghrelin)有关,Ghrelin可促使胃肠黏膜内皮细胞中NO的合成和释放,对胃黏膜急性损伤有保护作用[15]。吴颖琦等[16]发现,针刺可上调胃饥饿素的水平。对于针灸防治应激性溃疡,Ghrelin可能是连接脑肠肽与胃黏膜缺血相关机制的关键分子。

低氧诱导因子-1α(HIF-1α)是一种重要的低氧调控因子。其在缺氧环境下不会被降解,诱发一系列靶基因表达,对各组病理反应产生调控作用,促使机体适应缺氧环境,有利于稳定内环境[17]。袁伟等[18]发现电针能够降低应激性溃疡大鼠胃黏膜组织中的HIF-1α表达水平,说明针刺可以改善缺氧环境以降解过表达的HIF-1α。

前列腺素(PGE)是胃黏膜保护物质,可增加胃黏膜血流,促进胃介质和生物碳酸盐的分泌,促进表面疏水性。Chang等[6]研究发现,艾灸预处理后GMBF增加,PGE2的表达升高。研究发现,外周血中的β内啡肽能够抑制ATP向腺苷酸环化酶的转化,进而抑制PGE生成[19]。韩焱晶等[20]发现,针刺“足三里”“中脘”“内关”可以降低大鼠外周血中β内啡肽。对于针灸防治应激性溃疡,β内啡肽可能是连接神经内分泌与胃黏膜缺血相关机制的关键分子。

3 针灸与炎性反应

白细胞介素(IL)-4是T细胞分泌的生长因子,具有抑制炎症发生和免疫抑制的功能。IL-6是免疫调节细胞因子,是促炎因子。肿瘤坏死因子(TNF)-α可诱导中性粒细胞移动,诱发黏膜局部的炎性反应。环氧化酶2(COX-2)是COX的同工酶,其水平在应激时会迅速上升,合并释放多种前列腺素类物质,诱发炎症反应[21]。动物实验发现,应激性溃疡大鼠中IL-6及TNF-α水平呈异常高表达[22],IL-4水平异常低表达[16,18]。袁伟等[18]发现,电针刺激应激性溃疡大鼠“中脘”“梁门”“阳陵泉”与双侧“足三里”能够降低应激性溃疡大鼠IL-6、TNF-α及COX-2水平,提升IL-4水平。李丽等[22]于造模前进行合募配穴针刺干预,发现大鼠血清中IL-6和TNF-α含量降低。

研究证明,IL-1β可促使自由基的合成诱发高凝状态,导致微循环血栓,对血管内皮造成损害,影响溃疡的治疗与预后[23]。吴颖琦等[16]发现,针刺“关元”和双侧“下巨虚”在应激性溃疡模型大鼠中可以上调IL-4和Ghrelin水平,下调IL-1β水平。张泓等[24]则发现电针刺激“足三里”“上巨虚”“下巨虚”和“阳陵泉”后,应激性溃疡大鼠血清IL-1β含量明显低于模型组。

胃饥饿素(Ghrelin)是一种具有抗炎活性脑肠肽。其机制与下调核因子κB(NF-κB)表达,降低血清中IL-1β含量有关[16]。研究表明,炎症反应中NF-κB激活及下游炎性因子的释放IL-1β持续高表达有关[25]。对于针灸防治应激性溃疡,Ghrelin可能是连接脑肠肽与炎性损伤机制的关键分子之一。

TLR4是TLRs家族中一个重要亚型,强烈应激可通过TLR4激活下游的炎性反应信号通路[26]。MyD88是TLR的接头分子。IκB-α是NF-κB的抑制蛋白。在TLR4/MyD88途径中,TLR4的激活诱导了IκB抑制剂的磷酸化并使IκB和NF-κB分离并导致下游炎性因子大量释放[27]。有研究报道,针刺可通过抑制TLR4/MyD88/IκB信号通路在大鼠脑缺血再灌注损伤中发挥抗炎作用[28]。赵珈宇等[29]发现,针刺“关元”“下巨虚”可以使得大鼠肠组织内TLR4 含量降低。

4 针灸与氧化应激

丙二醛(MDA)是自由基致脂质过氧化的主要产物,为衡量氧化胁迫程度的常用指标之一。髓过氧化物酶(MPO)是一种存在于嗜中性粒细胞内的过氧化物酶,MPO的缺乏会导致形成大量超氧化物和氧化物,诱发炎性反应。谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)是参与降解SOD歧化产生H2O2的重要抗氧化酶[30]。李丽等[22]研究发现,于造模前进行合募配穴针刺干预,可显著提高大鼠血清和胃组织中MPO和GSH-Px活性,胃组织中MDA含量则显著减少。Chang等[6]研究发现,艾灸预处理同样可降低胃黏膜中MDA表达。

5 针灸与神经内分泌及脑肠轴

研究表明,剧烈的内源或外源性刺激可导致HPA轴亢进。HPA轴可以将应激时中枢的调控信息传送到胃肠神经系统或效应细胞,同时,分泌过多的CRH和ACTH也会导致胃酸、胃蛋白酶等损伤因子大量分泌,引起急性胃黏膜损伤[31]。闫亚南等[32]发现,和胃预针刺组(双侧“足三里”及“中脘”)和安神预针刺组(双侧“照海”)可以使得大鼠胃溃疡指数降低,血清、下丘脑中CRH的含量显著降低。李婧婷等[33]报道了艾灸“中脘”及双侧“足三里”可降低脑组织及血清中CRH、ACTH的含量,逆转应激性胃溃疡。

如前所述,TLR4/MyD88/IκB-α通路可引起IκB-α磷酸化,后者与NF-κB解离,而NF-κB的激活可调控IL-1β的持续高表达,诱发胃黏膜局部炎性反应。近年来有研究表明,TLR4信号还可以激活HPA轴,刺激下丘脑CRH的合成[34]。赵珈宇等[29]发现,针刺“关元”“下巨虚”造模成功大鼠,可降低大鼠脑及肠组织TLR4含量。综上,针刺可使脑和肠组织中TLR4含量下降,下丘脑CRH分泌减少,抑制TLR4/MyD88/IκB-α通路激活,以减轻局部炎性反应。

β内啡肽是体内活性最强的应激性神经肽之一,有利于机体在应激下维持稳态。中枢和外周β内啡肽对胃黏膜作用不同。研究发现,中枢给予β内啡肽对大鼠急性胃黏膜损伤有保护作用。该作用可能与刺激自主神经,增高交感神经活性,导致胃酸分泌降低有关[35]。PGE是一种胃黏膜保护物质,可以促进胃黏膜局部微循环,而外周血中的β内啡肽能抑制PGE生成。韩焱晶等[20]发现,无论是预防性针刺还是治疗性针刺“足三里”“中脘”“内关”都可以降低大鼠胃黏膜损伤程度,且大鼠血浆中β-内啡肽显著降低,下丘脑中β-内啡肽明显增加。

胃泌素(GAS)可使胃酸过度分泌,导致胃黏膜保护屏障破坏[36]。生长抑素(SS)对胃肠道功能具有广泛的抑制作用。在胃中,SS可以通过G蛋白介导直接作用于制酸的壁细胞,从而减少胃酸分泌,也可通过抑制5-羟色胺(5-HT)、胃饥饿素、组胺水平而间接减少胃酸[37],促进黏膜修复。付晨露等[38]艾灸大鼠“足三里”“中脘”,发现艾灸组大鼠胃黏膜损伤指数显著降低,血清及下丘脑中GAS含量明显降低,SS含量显著升高。

Ghrelin主要由胃肠黏膜A/X细胞分泌[39]。如前所述,Ghrelin具有抗炎作用,能抑制NF-κB表达,下调促炎细胞因子IL-1β表达。同时,Ghrelin还可以上调血清中NO水平,以发挥胃肠黏膜保护作用。Ghrelin可能是针灸防治应激性溃疡连接脑肠轴相关机制与炎性反应、黏膜缺血相关机制的关键。

秦明等[40]发现,针刺大鼠“足三里”可以降低高湿热刺激导致的胃黏膜损伤,且配合针刺的高湿热刺激大鼠腰膨大后角浅层中GFAP和OX42阳性免疫反应产物明显高于未行针刺的应激动物。GFAP是星形胶质细胞的骨架蛋白,是其特征性标志物。OX42是中枢神经系统中小胶质细胞最常见的特征性反应之一。提示电针保护胃黏膜损伤作用与腰膨大后角浅层星形胶质细胞和小胶质细胞功能活动有关。

6 针灸与相关特异蛋白

热休克蛋白(HSPs)的主要功能是促进细胞对应激因子的耐受性,维持细胞生理功能[41]。研究表明,艾灸可显著提高大鼠HSP70蛋白的表达[6,42-43]。Peng等[42]发现,在施神经阻断术后艾灸无法发挥保护作用,大鼠胃黏膜中HSP70表达无上调,说明艾灸刺激与神经束调节HSP70的表达有关。HSP60是一种参与细胞凋亡的分子伴侣[44],诱导HSP60和HSP70的过表达可以缓解大鼠严重烧伤引起的急性胃黏膜损伤[45]。 第二线粒体激活因子(Smac)是一种由线粒体释放的促凋亡蛋白[46]。Yu等[43]发现,艾灸可上调HSP60表达,下调Smac的表达。高迁移率族蛋白B(HMGB1)高度保守,是一种重要炎性介质[47],与多种炎性反应介质呈正相关关系[48]。张泓等[24]发现消化系统相关的内腑下合穴可以降低大鼠胃组织中HMGB1含量。杨宗保等[49]发现,艾灸“梁门”和“足三里”可改善束缚-冷应激导致胃黏膜损伤,同时通过弱阴、阳离子芯片发现了7个存在表达差异的相关标志蛋白质,但相关机制仍需进一步探索。王朝辉等[50]发现,相较于募穴、下合穴、背俞穴和俞募配穴,合募配穴针刺大鼠溃疡指数更低,其机制可能与多种酶类,包括GAPDH、Car1、Car3、Aco2等和多种运动蛋白质、多种运输蛋白质和热休克蛋白Hspe1有关。

7 针灸与肠道菌群

目前,针对应激性溃疡的实验研究多聚焦于对神经内分泌系统的调控和胃黏膜的保护及损伤修复作用,较少涉及肠道菌群的变化。肠道菌群的组成结构和丰度比例的动态平衡与机体健康状况密切相关。胃肠道是应激最敏感的器官,应激可导致肠道菌群结构紊乱。研究表明,正常机体肠黏膜TLR4 表达较低,肠道微生态紊乱可引起肠道菌群-TLR4炎性反应信号通路异常激活,而TLR4的过度表达还可以激活HPA轴,导致胃酸大量分泌[51]。

研究表明,艾灸可调节肠道菌群结构丰度,增加有益肠道菌群的数量和种类,促进大鼠胃黏膜损伤的修复。吴颖琦等[16]发现针刺组大鼠肠道菌群α丰富度指数Observed species、Chao1及多样性指数Shannon显著增加,多样性指数Simpson显著降低,β多样性与空白组空间距离较近。赵珈宇等[29]发现,针刺“关元”“下巨虚”可以使得大鼠肠道菌群α多样性指数Observed Species与Shannon升高,β多样性与空白组空间距离较近。何其达[52]发现,艾灸“梁门”和“足三里”可以提高大鼠肠道内部分有益菌,如α-变形菌门(Alphaproteobacteria)、放线菌门(Actinomycetales)、芽孢杆菌门(Bacillales)的相对含量和种类。

8 结 语

综上,艾灸或针刺可能通过调节神经内分泌,促进保护性脑肠肽的合成与分泌,改善应激性溃疡大鼠胃黏膜低氧微环境,抑制局部炎性反应与胃酸分泌,防止过氧化物堆积,增加菌群多样性,促使紊乱的肠道菌群水平回调等多种机制促使急性应激损伤的胃黏膜修复。多种机制间存在一定联系,如Ghrelin作为一种脑肠肽可以上调NO,以减轻胃黏膜缺血,还可以抑制NF-κB的表达及活性,降低血清中IL-1β含量,减轻炎性反应损伤。Ghrelin可能是连接脑肠肽与胃黏膜缺血、炎性损伤相关机制的关键。而NF-κB还受到TLR4/MyD88/IκB信号转导通路的调控,TLR4的激活可使IκB和NF-κB分离,活化的NF-κB继而激活下游炎性反应,而TLR4的过度表达还可以激活HPA轴,导致胃酸大量分泌。TLR4自身的激活则又和多种应激(包括肠道微生态紊乱)有关。说明TLR4/MyD88/IκB信号转导通路及NF-κB可能是连接神经内分泌与肠道微生物紊乱、炎性损伤相关机制的关键。目前,大部分研究仅涉及一方面机制,如单独讨论胃黏膜缺血,或单独讨论炎性因子,部分研究将肠道菌群紊乱和炎性反应、神经内分泌和黏膜缺血联系起来一同研究,这是值得提倡的。在未来,应更多地考虑多种机制的综合研究,以更好地发掘针灸防治应激性溃疡的机制。

利益冲突:所有作者均声明不存在利益冲突。