电针夹脊穴治疗脊髓损伤机制的实验研究进展

胡华辉,黄小龙,刘飞,全仁夫



电针夹脊穴治疗脊髓损伤机制的实验研究进展

胡华辉1,黄小龙1,刘飞1,全仁夫2

(1.浙江中医药大学,杭州 310053;2.杭州市萧山区中医院,杭州 311201)

通过对近年来电针夹脊穴治疗脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)相关实验研究文献进行整理和分析,从改善神经修复的微环境、抑制细胞凋亡和促进神经修复三方面论述电针夹脊穴治疗SCI的机制,并尝试探讨其未来可能的发展方向。

电针;穴,夹脊;脊髓损伤;实验研究;综述

脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)是由外界直接或间接因素引起的脊髓结构、功能的损害。据统计,全球范围内SCI发病率约为每年20～40例/100万人[1],在我国,调查显示SCI发病率又高于发达国家[2]。SCI后会引发严重的并发症,甚至导致死亡,如何快速、有效地恢复患者的神经功能,对于患者以及家庭有重要意义[3-5]。电针治疗SCI有着简、便、廉、验的特点,对于恢复患者功能有着确切的疗效[6-8],电针治疗SCI取穴主要集中在督脉和夹脊穴[9-12],本文总结近年来电针夹脊穴治疗SCI的实验研究,对夹脊穴治疗SCI的机理作一综述。

夹脊穴位于背腰部,当背部第1胸椎至第5腰椎棘突下旁开0.5寸,一侧17个穴位,亦称“华佗夹脊穴”。督脉、足太阳膀胱经并行于背部,同络于脑,夹脊走行于督脉与膀胱经之间,借助于气街路径与上下、左右、前后经脉之气沟通,成为督脉和膀胱经脉气的转输点。从散布方式上看夹脊穴与神经节段的关系密切,电针夹脊穴不但可以影响脊神经后支还可触及其前支,前支与交感干相联络,能影响交感神经,从而与脏腑活动相关,具有调理脏腑气血、活血止痛的功用[13-14]。电针治疗SCI患者,选穴多在受损脊髓上下夹脊穴或膀胱经穴,均可归为夹脊穴电针治疗SCI。

1 改善神经修复的微环境

1.1 清除自由基

脊髓组织膜结构中含有丰富的脂质,SCI后可产生大量氧自由基[15]。氧自由基与细胞膜上的多不饱和脂肪酸发生作用,产生过氧化脂质,而后细胞膜的通透性发生改变,溶酶体崩解,最终导致细胞坏死,经过这一系列过程引起脊髓的继发性损害[16]。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)是一种含有金属元素的活性蛋白酶,能够清除自由基而保护细胞免受损伤,消除新陈代谢过程中产生的有害物质,它的活力高低直接反映了机体清除自由基的能力,对机体的氧化与抗氧化平衡起着至关重要的作用。宋琳等[17]研究发现SCI后电针夹脊穴能显著提高急性脊髓损伤大鼠的SOD、GSH-Px活性,同时下调脂质分解产物丙二醛(MDA)含量,具有非常显著的抑制氧化应激反应和清除自由基的作用,进而提高抗氧化能力,促进脊髓损伤的修复。

1.2 改善缺血情况

血栓素A2(ThromboxaneA2,TXA2)是前列腺素中的一种,具有血小板凝聚及血管收缩的作用,能够破坏血-脊髓屏障,导致炎性细胞浸润和脊髓组织水肿。研究[18]表明脊髓损伤后,TXA2含量大幅度增加,在脊髓损伤继发性损害中起重要作用,席莉等[19]发现电针夹脊穴治疗可以改善脊髓损伤大鼠的生存状态,减少TXA2在损伤局部的含量,改善微循环及损伤脊髓组织缺血缺氧状态。

1.3 抑制过度的炎症反应

在继发性损伤中,自身免疫炎症反应扮演着关键角色,过度的炎症反应会伤害正常的脊髓组织,阻碍SCI后神经功能的恢复。在其中起关键起始作用的一些细胞因子被称作前炎性细胞因子,主要包括IL-6、IL-1b和TNF-a等,在前炎性细胞的诱导下,会加剧损伤局部炎症反应。王赛等[20]发现在SCI后8 h,夹脊穴电针组IL-6、IL-lb、TNF-a等前炎性细胞因子均较模型对照组低(＜0.05),表明夹脊穴电针能抑制前炎性细胞因子的表达,减轻过度的炎症反应对脊髓组织造成的继发性损伤。

2 抑制细胞凋亡

2.1 切断细胞凋亡通道

在脊髓继发性损伤中,半光氨酸蛋白酶(Caspase)在细胞凋亡过程中发挥了重要作用,它能直接水解激活与DNA断裂密切相关的蛋白,又称为死亡蛋白酶[21],其中Caspase-3是凋亡过程中最重要的蛋白酶,是多种细胞凋亡途径共同的下游效应部分,研究表明电针夹脊穴能够下调Cpspase-3,抑制细胞凋亡,减轻继发性脊髓损伤[22-23]。

宋琳等[24]实验中发现脊髓损伤模型中存在神经细胞的凋亡并伴PARP-1裂解片段表达的上调和活性增强,且在脊髓损伤后6 h至14 d内,Capspase-9激活Caspase-3,Caspase-3裂解了PARP-1全长。多聚聚合酶(PARP)除了是Caspase-3最主要的底物,大量活化的PARP亦可在凋亡诱导因子AIF介导下引起细胞凋亡[25］。电针夹脊穴通过抑制PARP-1裂解片段在大鼠脊髓损伤神经元中表达,抑制神经细胞凋亡而减轻脊髓继发性损伤。

内质网应激细胞凋亡信号的传输途径能够诱导细胞凋亡,相关因子IRE1能发出促凋亡和抗凋亡两种信号,在应激早期阶段,IRE1能促使细胞恢复正常,后期则IRE1可诱发细胞凋亡[26]。研究表明夹脊电针可通过抑制损伤脊髓节段IRE1的表达,减少内质网应激凋亡因子,升高抗凋亡因子,以达到抑制细胞凋亡的目的[27]。

2.2 抑制促凋亡细胞的表达

在脊髓损伤中,c-fos基因可能参与了脊髓神经元损害及继发性损害,c-fos基因属于即刻早期基因的一种,其阳性细胞数表达呈低水平。当中枢神经元受到各种刺激,受体和第二信使被激活,诱导c-fos转录合成mRNA,与目的基因结合,使目的基因的表达被激活,促使其产生迅速、一过性表达[28]。BNIP3是bcl-2家族中的成员,通过促进线粒体通透性转运孔开放和线粒体的损伤诱导细胞凋亡。据报道脊髓损伤后大鼠体内线粒体自噬相关蛋白BNIP3表达有所增高,电针夹脊穴能通过抑制脊髓损伤后促凋亡细胞BNIP3 mRNA的表达,起到抑制细胞凋亡,修复脊髓损伤的作用[28-29]。

SCI后,兴奋性氨基酸毒性作用在脊髓损伤后发挥重要作用[30],谷氨酸离子型受体主要是由NMDA受体激活,导致过多的Ca2﹢内流,破坏了线粒体的功能,从而引起神经元的死亡[31]。NR2b属于NMDA受体中的调节亚基,在神经疾病等方面有重要作用,阮丽华等[32]发现夹脊穴电针可以降低NMDA受体亚基NR2b在损伤局部的表达,即电针可以抑制NMDA受体的表达,促进脊髓损伤的修复。

3 促进神经修复

3.1 促进髓鞘生长

脊髓损伤后,神经功能的丧失与神经元的丢失密切相关,同时轴突脱髓鞘也是神经功能缺失的重要原因。因此,髓鞘的再生问题成了脊髓损伤修复的关键因素之一,OMgp是目前3种公认的髓鞘抑制因子之一,通过受体NgR来发挥抑制作用[33]。马睿杰等[34]研究发现电针夹脊穴可通过抑制OMgp的表达加快髓鞘再生与修复,促进损伤处脊髓的神经功能恢复。

骨形态发生蛋白(MBP)在中枢神经系统中由OL合成,具备神经组织的特异性,主要表达于成熟的OL和幼稚期的髓鞘,是功能上很重要的髓鞘结构蛋白,SCI后,发生脱髓鞘改变时MBP会显著升高,间接反映了OL和幼稚期髓鞘的数量的增加,说明此时中枢神经处于较强的再生状态,孙连珠等[35]发现夹脊穴电针组MBP数量较模型组具有更高表达水平,结果提示电针夹脊穴对于促进受损的脊髓轴突的髓鞘修复具有积极作用。

3.2 促进神经元生长

脊髓损伤后,提高神经的再生能力和改善神经再生的微环境是促进脊髓神经再生和修复的关键。电针夹脊后可以使损伤段脊髓组织NGF、BDNF的表达水平明显上调,促进神经元再生[36-37]。NGF作为一种神经营养因子,具有促进突触生长和神经元营养的双重生物学功能,对神经元的发育、分化、生长、再生以及功能特性的表达均具有重要作用[38-39]。

尼氏体,早年由Nissl发现而命名,是神经元胞体细胞质的特征性结构之一,可以合成神经递质所需的酶类以及肽类的神经调质。在不同部位的形状也有所不同,如脊髓运动神经元,呈粗大的斑块状,呈虎斑状;有些位于小神经元,如神经节内的神经元,则呈细颗粒状。当神经元受损时,尼氏体从核周开始崩解为细尘状颗粒,并逐渐向外扩展,直至完全溶解消失,病变一般为可逆性,去除病因,即可以恢复正常。杜旭等[40]发现在脊髓损伤后,电针夹脊穴治疗组与甲基强的松龙组尼氏体染色细胞数量显著高于模型对照组而少于空白对照组,表明电针和甲基强的松龙的治疗都有一定的保护神经元、促进神经细胞修复的作用。

3.3 减少瘢痕形成

在脊髓恢复过程中,星形胶质细胞增生活化并分泌多种细胞外基质形成胶质瘢痕成为阻碍神经通路恢复的主要原因,胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)是星形胶质细胞中的蛋白成分,反映了星形胶质细胞的增生状态[41]。卢帆等[42]发现电刺激可抑制星形胶质细胞持续反应性增生,减少胶质瘢痕形成,同时促进损伤脊髓神经元再生修复。阶段特异胚胎抗原1(stage specific embryonic antigen 1, SSEA-1)又称白细胞分化15(CD15),在多潜能干细胞中呈高度表达。有研究指出,SEEA-1在成年小鼠中枢神经系统室下区(subventricular zone,SVZ)的神经干细胞中表达,可作为神经干细胞的标志物[43-44]。何娟等[45]发现电针夹脊穴对GFAP和SSEA-1的表达促进几乎是同步的,而GFAP作为星形胶质细胞的特异性标志物,构成其主要细胞骨架,SSEA-1和GFAP的同时表达说明星形胶质细胞中存在着干细胞的特异性标志物。证明电针夹脊可能促进星形胶质细胞中有干细胞潜能的细胞增生分化为神经干细胞。

4 小结

脊髓损伤后,气滞血瘀,经脉不通,气血不能达于四肢,四肢失于濡养而痿弱,电针夹脊穴疗法结合针刺和电刺激的双重治疗效果,刺激夹脊穴能够促进局部的血液运行,调整机体阴阳。《素问·缪刺论》:“邪客于足太阳之络,令人拘挛背急,引胁而痛,刺之从项始数脊椎侠脊,疾按之应手如痛,刺之傍三痏,立已。”电刺激在脊髓损伤早期可以减少继发性损害,促进轴突的再生;后期可以减少损伤后的并发症,改善患者的机能状况。一些临床和实验研究结果也证实了电针或电场治疗脊髓损伤疗效显著[46-51]。

近年来运用现代医学方法对于电针夹脊穴治疗脊髓损伤机制的实验研究,揭示了夹脊穴治疗脊髓损伤的部分机制,为临床治疗脊髓损伤提供了实验基础。脊髓损伤病情复杂,其再生与修复仍是临床难点,目前对于针刺治疗脊髓损伤机制的研究不断深化,已经推进到分子、原子水平甚至更微观的层次,获得了较多的研究成果。但在电针促进脊髓损伤修复的作用机制方面仍没有系统性的阐述。中医学强调整体观念,倾向于把复杂系统作为一个整体,按照它的本来面目进行研究。针刺对于机体的调整也是具有整体作用,现在兴起的整体医学,也强调从还原分析走向整体综合。在下一步的研究中我们的科研工作者是否能运用现代整体医学方法去研究相关课题,运用现代分析技术定量分析生物体不同状态下能量和体内物质的变化,并且通过不同状态下代谢物的整体分析去直接认识生理病理及其生化状态,或许能有所突破。期待通过科研工作者的不懈努力对电针治疗脊髓损伤机理能有更进一步的研究成果。

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Advances in Experimental Studies on the Mechanism of Huatuo Jiaji (Ex-B2) Point Acupuncture Treatment for Spinal Cord Injury

1,1,1,2.

1.310053,; 2.311201,

This article sorts out and analyzes recent years’ literature about experimental studies on Huatuo jiaji (Ex-B2) point acupuncture treatment for spinal cord injury (SCI), discusses the mechanism of Huatuo jiaji point acupuncture treatment for spinal cord injury from three aspects: improving microenvironment for nerve repair, inhibiting apoptosis and promoting nerve repair and tries to explore the possible direction of its future development.

Elecyroacupuncture; Point, Huatuo jiaji (Ex-B2); Spinal cord injury; Experimental study; Review

1005-0957(2016)12-1480-04

R2-03

A

10.13460/j.issn.1005-0957.2016.12.1480

浙江省自然基金项目(LY15H270003);浙江省中医药科技计划项目(2015ZZ017)

胡华辉(1991 - ),男,2014级硕士生,Email:13767992185 @163.com

全仁夫(1966 - ),男,教授,博士生导师,Email:quanrenf@ 263.net

2016-02-20