针刺治疗骨骼肌萎缩实验研究进展

吴梦佳，唐成林，黄思琴，赵丹丹，罗翱，张安宁，谭程方，安荟羽，邱丽

重庆医科大学中医药学院，中医药防治代谢性疾病重庆市重点实验室，重庆市400016

骨骼肌萎缩主要表现为肌纤维进行性缩小甚至消失，肌肉质量和容积变小，骨骼肌运动及内分泌功能受损[1]。骨骼肌萎缩主要分为以下几种类型：衰老性肌萎缩、失神经性肌萎缩、废用性肌萎缩、药源性肌萎缩、失重性肌萎缩、恶病质性肌萎缩以及因糖尿病、脊髓横断伤和心、肺、肾等重要器官衰竭所导致的骨骼肌萎缩等[2-3]。

骨骼肌萎缩造成的肢体运动功能障碍，严重影响患者正常生活，带来极大的身心负担。而造成骨骼肌萎缩的因素十分复杂，因此积极探寻骨骼肌萎缩发生的具体机制和有效延缓骨骼肌萎缩的治疗手段，一直是康复医学的研究热点。

针刺，尤其是电针，防治骨骼肌萎缩疗效显著，体现在促进损伤神经的修复和延缓靶器官骨骼肌的萎缩方面，在临床上被广泛使用。近年来，国内外使用针刺治疗骨骼肌萎缩的实验研究较多，并对其发生发展的机制进行了多角度探讨，但具体机制尚未阐明完全。本文将针刺防治骨骼肌萎缩的机制及实验研究成果进行综述，为后期临床及相关实验研究提供参考。

1 针刺防治肌萎缩发生的机制

针刺防治肌萎缩发生的机制主要有：调控肌蛋白的分解与合成、肌细胞凋亡、自噬、肌卫星细胞增殖分化、肌纤维类型转换、神经肌接头传导以及肌细胞能量代谢转换。

1.1 调控萎缩骨骼肌中蛋白质的分解与合成

蛋白质的分解速度大于其合成速度被认为是造成骨骼肌萎缩的主要原因之一。Akt/FOXO/MAFbx/MuRF-1是抑制肌肉萎缩的主要途径[4]。泛素蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS)是最主要的蛋白水解系统，泛素蛋白连接酶E3s(ubiquitin protein ligase E3s)是其关键酶，在肌肉中特异性表达为肌萎缩F-box蛋白(muscle atrophy F-box,MAFbx)和肌环指蛋白-1(muscle ring finger-containing protein 1,MuRF-1)[5]，其中MAFbx受到叉头蛋白转录因子3A(fork-head protein,FOXO3A)调控[6]。肌肉中最主要的蛋白合成途径为IGF-1/PI3K/Akt/mTOR[7]，胰岛素样生长因子-1(insulin like growth factor-1,IGF-1)是刺激肌肉再生的重要细胞因子[8]，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)磷酸化其下游效应蛋白70 kD核糖体蛋白S6激酶(70-kDS6 protein kinase,p70S6k)和真核细胞翻译启动因子4E结合蛋白1(eukaryotic translation initiation factor 4E binding protein 1,4EBP1)后，分别通过调控5-TOPmRNA和eIF4E促进蛋白质翻译和细胞生长，影响肌萎缩蛋白合成。

Su等[9]通过建立失神经肌萎缩小鼠模型发现，萎缩骨骼肌中IGF-1、Akt表达下降，FOXO表达上升，经过低频电针(20 Hz、1 mA、15 min)，连续干预2周后，发现电针使IGF-1、Akt的表达上调，同时下调FOXO的表达，延缓骨骼肌萎缩。在糖尿病肌病模型中发现[10]，电针通过干预“阳陵泉”和“足三里”穴，能够上调萎缩肌肉中IGF-1、Akt及p70S6k的表达，延缓因糖尿病引起的骨骼肌萎缩，促进肌肉再生。通过注射D-半乳糖建立衰老性骨骼肌萎缩模型[11]，发现衰老大鼠骨骼肌中mTOR和磷酸化mTOR的表达下降，经电针干预后其表达上调，从而阻止骨骼肌细胞继续发生萎缩，提示电针对骨骼肌的衰老可发挥缓解作用。在失神经肌萎缩大鼠模型中发现[12]，FOXO3A和MAFbx的表达显著升高，电针干预后其表达显著降低，减缓了骨骼肌蛋白降解速率，失神经肌萎缩得到缓解。

调节萎缩骨骼肌蛋白合成与降解之间的平衡，是目前针刺防治骨骼肌萎缩的主要研究方向，已从多个肌萎缩模型中验证了UPS的普遍性。

1.2 调控萎缩骨骼肌中肌细胞的凋亡

细胞凋亡(apoptosis)是一种细胞程序性的死亡方式，对维持生物体的生长发育和细胞数量的动态平衡，发挥重要作用[13]。据报道Fas介导的外源性死亡受体途径、线粒体介导的内源性凋亡途径以及内质网介导的自噬都在肌萎缩过程中发挥重要促凋亡作用。

研究发现[14]，失神经大鼠骨骼肌萎缩模型中，Bcl-2相关X蛋白(Bax)、细胞色素C(Cyt C)以及天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)表达显著上升，经电针(5 Hz、1.5 mA、10 min)连续干预21 d后，以上促凋亡相关因子表达下调，抑凋亡因子Bcl-2表达上升，提示电针能通过调节Bcl-2和Bax的表达，抑制肌细胞凋亡，延缓肌萎缩。吴珍元等[15]发现，电针干预“足三里”和“承山”穴能够通过上调Bcl-2并抑制Bax的表达，抑制肌细胞凋亡，同时还能够下调萎缩骨骼肌中转化生长因子 β1(transforming growth factor β1,TGF-β1)和结缔组织生长因子(connective tissue growth factor,CTGF)的表达，抑制萎缩骨骼肌中结缔组织增生，延缓失神经骨骼肌萎缩。此外，有研究还发现[16]，电针以波宽200 ms、频率1/2/3 Hz的电脉冲为优化电针参数，其延缓骨骼肌萎缩的机制与抑制肌细胞凋亡有关。

肌细胞凋亡在失神经性骨骼肌萎缩的发生中具有特异性，通过调节肌细胞的凋亡比例和数目，能较直观地说明针刺延缓失神经骨骼肌萎缩的作用机理。

1.3 调控萎缩骨骼肌中的自噬反应

自噬(autophagy)是一种细胞自我清理机制，在各种应激条件下起着维持细胞生存和调节体内平衡的作用[17]。自噬-溶酶体(autophagy lysosome,AL)系统是调控骨骼肌蛋白代谢的重要途径之一，对维持骨骼肌质量具有重要意义[18]。近年研究发现[19]，适当激活的AL系统有利于维持骨骼肌细胞稳态，而过度激活的AL系统，将加重骨骼肌萎缩。

Yang等[20]研究发现，采用经皮电刺激“足三里”和“内关”穴进行预处理，能减轻过度训练大鼠的心肌损伤，可能是通过抑制肌细胞纤维化、自噬程度以及凋亡来实现的。尚画雨等[21]研究表明，针刺能够下调大负荷运动大鼠腓肠肌中PTEN诱导假定激酶1(PTEN-induced putative kinase 1,PINK1)、parkin和微管相关蛋白1轻链3(LC3)的表达，减轻过度自噬引起的骨骼肌线粒体损伤。赵伟等[22]通过建立周围神经损伤大鼠模型，发现电针“足三里”和“环跳”穴，能够促进细胞自噬反应，使坐骨神经功能及组织形态得到修复，有利于延缓其靶器官骨骼肌的萎缩。但在自噬过度激活的失神经肌萎缩状态下，电针能够通过抑制自噬相关基因(autophagy-related gene,ATG)，ULK1、Atg13及Beclin1等的过度激活，维持骨骼肌细胞稳态，延缓肌萎缩[23]。

目前，自噬在防治骨骼肌萎缩过程中的作用机理尚未明确，自噬活性适度与过度的界定及有效的治疗时间切入点，是针刺防治骨骼肌萎缩值得进一步深入研究和探讨的方向。

1.4 调控萎缩骨骼肌中肌卫星细胞的增殖分化

骨骼肌卫星细胞(skeletal satellite cell,SSC)是具有自我更新和分化能力的干细胞[24]。正常情况下肌卫星细胞处于静息状态，当受各种内外源性刺激后进入活化态，活化的肌卫星细胞对肌肉的损伤修复起着重要作用[25]。活化的肌卫星细胞表达成肌细胞调节因子(MRFs，包括MyoD、Myf5、Myogenin和MRF4)等表面标记物以促进其分化。研究表明[26]，HGF与肌卫星细胞激活相关，TRAF6、Pax7、Notch、Six1[27-28]等与促进肌卫星细胞的自我更新相关，肌肉生长抑制素(myostatin)[29]等与抑制肌卫星细胞的激活、分化相关。

高睿琦等[30]，将失坐骨神经大鼠腓肠肌萎缩模型分为7 d、14 d、21 d组，发现各时间点模型组中IGF-1和周期蛋白(cyclin)的表达均下降，myostatin表达升高，提示肌卫星细胞的增殖分化受到抑制，骨骼肌发生萎缩，在“足三里”和“承山”穴持续电针(5 Hz、1.5 mA、10 min)干预后，电针组各时间点大鼠腓肠肌中IGF-1和Cyclin的表达均上升，肌肉生长抑制素(myostatin)表达均下降，说明电针能促进肌卫星细胞的增殖，延缓骨骼肌萎缩。此外，在失神经骨骼肌萎缩模型中还发现[31]，电针能够激活PI3K/Akt/mTOR信号通路，通过上调PI3K、Akt以及mTOR的表达，促进肌卫星细胞增殖，从而延缓肌萎缩发展。

周围神经损伤后，缓慢的神经修复与生长，会导致骨骼肌发生不可逆的肌萎缩。激活肌卫星细胞的增殖和分化功能，对骨骼肌的再生发挥着重要作用。目前在骨骼肌萎缩模型中针刺对肌卫星细胞初级和次级分化的调控作用还有待明确。

1.5 调控萎缩骨骼肌中肌纤维类型的转换

骨骼肌纤维类型主要由四种[32]组成：快速氧化型(ⅡA)、快速酵解型(ⅡB)、中间型(ⅡX)、慢速氧化型(Ⅰ)。慢肌抗疲劳能力强于快肌，当骨骼肌发生萎缩时，四种肌纤维类型间的转化平衡被打破。

杨胜波等[33]通过建立注射性坐骨神经损伤肌萎缩家兔模型，发现骨骼肌内ⅡB型纤维向ⅡA型转化，骨骼肌发生选择性肌纤维萎缩，针刺“足三里”“三阴交”和“环跳”穴能够减少肌内胶原纤维增生，降低骨骼肌中Ⅰ型和ⅡA纤维，尤其是ⅡA型纤维中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸四唑氧化还原酶(NADH-TR)的活性，促进ⅡA型肌纤维向ⅡB型纤维转化，减少胶原纤维增生，从而改善肌萎缩的状况。张玮等[34]研究发现，失神经肌萎缩大鼠腓肠肌内，Ⅰ型和Ⅱ型两种肌纤维直径都减小，此时Ⅱ型肌纤维向Ⅰ型转变，电针(2 Hz、20 min)连续干预30 d后，电针组和模型组的两种肌纤维直径都增大，Ⅰ型增大更为显著，提示电针可以通过减轻Ⅰ型肌纤维的萎缩程度来延缓骨骼肌萎缩。汪德生等[35]通过建立大鼠模拟失重性骨骼肌萎缩模型，发现模型组中Ⅱ型肌纤维显著增加，此时I型纤维向Ⅱ型纤维发生转化，经电针(2 Hz/100 Hz、1 mA、30 min)干预双侧“三阴交”“肾俞”和“脾俞”后，萎缩比目鱼肌中Ⅱ型肌纤维数量显著下降，此时Ⅰ型肌纤维为主的抗重力肌萎缩得以缓解。

目前对于骨骼肌萎缩过程中肌纤维类型转换的研究报道较少，针对不同的肌萎缩模型，肌纤维类型间的转换各不相同，而针刺调控萎缩骨骼肌中肌纤维类型转换对骨骼肌功能的改善意义重大。

1.6 调控萎缩骨骼肌中神经肌接头的传导

骨骼肌的正常活动受神经的支配，失神经后，骨骼肌收缩功能丧失，发生快速且严重的肌肉萎缩。运动终板是由神经轴突、Schwann细胞及骨骼肌共同组成的。研究发现[36]，失神经后，运动终板的结构发生退变和破坏，乙酰胆碱酯酶受体(AchR)的含量下降，轴浆运输功能障碍，骨骼肌因失营养而发生萎缩。

李晓滨等[37]通过制作脊髓横断伤后下肢肌萎缩大鼠模型发现，运用督脉电针与神经干细胞移植联合的干预手段，能够促进模型组大鼠脊髓前角运动神经元的存活，电针组脊髓全横断损伤后，瘫痪的后肢股二头肌的萎缩程度得以减轻。这提示，电针能够提高受损神经肌接头处神经元的活性，促进神经冲动传导，延缓下肢肌萎缩，为临床治疗脊髓横断性下肢肌萎缩提供一种思路。

1.7 调控萎缩骨骼肌中肌细胞的能量代谢转换

肌萎缩时，能量代谢相关酶如Na+-K+ATP酶及Ca2+-ATP酶、磷酸果糖激酶Ⅰa、糖原磷酸化酶、长链脂肪酸辅酶A合酶等酶含量都有所改变。Na+-K+ATP酶在维持细胞膜电位，细胞渗透压以及神经和肌肉细胞冲动等方面发挥重要作用[38]。

李曌嫱[39]研究发现，电针“足三里”能够上调萎缩骨骼肌中Na+-K+ATP酶的活性，促进肌肉恢复，延缓肌肉废用导致的骨骼肌萎缩。潘华山等[40]研究发现，针刺“肾俞”、“阳陵泉”、“内关”和“足三里”，能够降低骨骼肌中MDA的含量，提高SOD的活性，抑制线粒体内游离Ca2+外流，从而延缓骨骼肌疲劳。此类研究，主要突出针刺防治骨骼肌萎缩，选用穴位的特异性和有效性与肌细胞的酶活性改变密切相关。

2 其他

庄伊洢等[41]将失神经肌萎缩大鼠的电针干预分为Ⅰ组(波宽0.5 ms、频率2 Hz)、Ⅱ组(波宽100 ms、频率2 Hz)、Ⅲ组(波宽200 ms、频率2 Hz)，5次为1个疗程，干预4个疗程之后，发现电针的脉冲波宽会影响电针疗效，其中100 ms和200 ms的波宽在延缓肌萎缩疗效方面优于常规电针仪的0.5 ms脉冲。为电针防治骨骼肌萎缩的参数设置提供了实验基础。

袁婷等[42]通过建立钳夹坐骨神经骨骼肌萎缩大鼠模型发现，与模型组相比，电针组展爪反射的恢复时间显著缩短，腓肠肌湿重率显著提高，诱发电位波形显著恢复，提示电针干预能促进坐骨神经损伤修复，延缓肌肉萎缩。该实验对电针促进坐骨神经修复，治疗骨骼肌萎缩进行了功能性评价。

3 总结与展望

目前，研究者采用针刺防治骨骼肌萎缩的实验模型多倾向于选用失神经性肌萎缩模型，该模型具有操作简便、造模成功率高的特点。肌萎缩机制研究较多集中在肌蛋白的分解与合成、凋亡、肌卫星细胞增殖与分化等方面。实验穴位研究多以“足三里”“承山”“环跳”穴为主。电针参数设置，以脉冲波宽100～200 ms为宜，频率以1～3 Hz为优，时间30 min以内为佳。

综上所述，针对本领域，由于骨骼肌萎缩所涉及的机制复杂，独立蛋白的检测往往不能阐述清楚其调节机制，今后应加强对调节信号通路方面的研究。此外，针刺防治骨骼肌萎缩的机制研究面虽广，但深度不够，且多数实验并没有将针刺防治肌萎缩的机制研究与萎缩骨骼肌功能的恢复联系起来。后期需加强对针刺治疗萎缩骨骼肌功能恢复及评价的相关研究，使之更具临床意义。