针刺对胰岛β细胞的影响相关机制研究进展*

汤煜媛,卢 昉,魏爱生

(广州中医药大学附属佛山市中医院，广东 佛山 528000)

据IDF糖尿病地图2017年最新统计数据显示，我国成年糖尿病(20～79岁)患病人数达到1.14亿，是全球糖尿病患病人数最多的国家。2型糖尿病前期已经出现胰岛β细胞功能衰退，随着病程的进展，长期高糖环境会进一步损伤胰岛β细胞，导致β细胞的胰岛素分泌功能进行性下降和细胞凋亡[1]。改善胰岛β细胞功能、抑制β细胞凋亡可能是抑制T2DM发生发展的重要靶点。中医针灸在防治糖尿病方面具有独特的优势。目前有大量的研究表明针刺治疗可通过保护胰岛β细胞形态[2-3]、促进胰岛β细胞增殖[4-5]、提高胰岛β细胞分泌功能[6-8]等方面改善胰岛细胞功能，也可以通过多靶点抑制胰岛β细胞凋亡。本研究将从针刺改善胰岛β细胞功能及抑制胰岛β细胞凋亡两个角度进行综述。

1 针刺治疗改善胰岛β细胞功能

目前研究发现针刺治疗有助于改善胰岛β细胞功能，其作用机制主要有3个途径，分别是：胰升血糖素样肽-1(GLP-1)途径、胰腺十二指肠同源盒基因(Pancreatic duodenal homeobox-1，PDX-1)途径及“神经-内分泌-免疫”途径。三者主要从保护胰岛β细胞形态、促进胰岛β细胞增殖、提高胰岛β细胞分泌功能3方面改善胰岛β细胞功能。

1.1 保护胰岛β细胞形态、促进胰岛β细胞增殖

既往研究表明,GLP-1具有抗胰岛β细胞凋亡[9]、促进胰岛β细胞增殖[10-11]、从多个方面修复胰岛形态的作用[12]。促胰岛β细胞增殖的作用是通过GLP-1上调信号下游的PDX-1蛋白和基因表达实现的。胰岛β细胞与膜上的G蛋白偶联受体结合后，激活腺苷酸环化酶(Adenylyl cyclase，AC)生成环磷酸腺苷(cAMP)。cAMP通过其下游的激酶A(PKA)上调PDX-1基因表达，提高其含量并加速其核转移。GLP-1通过转染PDX-1基因，进而诱导人胰腺肿瘤细胞(Rat pancreatic ductal cellline，ARIP)和人胰腺癌细胞(Pancreatic cancer cell-1，PANC-1)分化为胰岛素分泌细胞。同时，有研究显示，PDX-1自身也可促进胰岛β细胞增殖[13]。

曹昺焱[14]将造模成功的大鼠随机分为模型组、电针胃脘下俞组、电针心俞组、电针肾俞组、电针后三里组，并设置正常对照组。结果发现，4周干预后，与模型组相比，电针干预可显著降低同时期空腹血糖(FPG)(P<0.05),明显提高模型动物胰腺GLP-1受体(GLP-1R)蛋白表达(P<0.05),在一定程度上改善胰岛β功能指数(HOMA-B)，各电针组大鼠胰岛β细胞在细胞形态、胰岛纤维化、细胞核数量分析等方面均优于模型组。该研究提示，针刺可通过提高胰腺GLP-1R表达，从多方面保护胰岛β细胞形态。

张文奎[15]将50只大鼠随机分为正常组、模型组及针刺组，针刺组取大鼠双侧足三里、三阴交及胰俞穴行针刺，治疗组及模型组不行治疗，连续3周。结果发现，针刺组胰岛形态、数量及细胞大小均优于模型组；针刺可降低模型大鼠FPG和糖化血红蛋白(HbA1c)(均P<0.01)，升高胰岛素分泌指数(P<0.01)，显著提高血清GLP-1浓度(P<0.01)。针刺组GLP-1原基因相对表达量是模型组的2.14倍，胰腺GLP-1R基因相对表达量是模型组的1.37倍，说明针刺可以在基因水平上调控GLP-1及其受体表达与合成，对T2DM的GLP-1分泌不足有改善作用，从而保护胰岛形态结构及细胞数量，改善胰岛功能。

曹昺焱等[16]将大鼠随机分为空白组、模型组、电针胃脘下俞组、电针心俞组、电针肾俞组，空白组及模型组不行干预，电针组取相应穴位行电针治疗，连续4周，结果发现：与模型组相比，各电针组可在一定程度上使胰岛形态和面积得到恢复，增加胰岛β细胞核数量，缓解胰岛β细胞核代偿性增大。电针胃脘下俞组T2DM大鼠FPG明显下降(P<0.05)，胰腺中GLP-1R(P<0.01)和PDX-1蛋白(P<0.05)明显升高。该研究提示针刺胃脘下俞促进胰岛β细胞增殖、恢复胰腺形态的作用可能是通过GLP-1与PDX-1之间的通路实现的。

田环环[17]将60只大鼠随机分为正常对照组、模型对照组、格列美脲灌胃组、电针胰俞组及电针脾俞组，电针组取相应穴位电针治疗，格列美脲组予按大鼠体重10 mL/kg灌胃，模型对照组及正常组不行干预，连续4周。结果发现与模型组相比两个电针组T2DM大鼠FPG水平下降，差异具有统计学意义(P<0.05)，电针胰俞穴调控血糖效果优于格列美脲组(P<0.05)；电针胰俞组胰岛形态较模型组损伤轻；该研究进一步发现，2个电针组的PDX-1mRNA、GLUT2及GCKmRNA的表达量显著升高(均为P<0.01)，PDX-1蛋白表达量呈现上升趋势。结果提示电针胰俞穴、脾俞穴可能是通过调节PDX-1-GLUT2-GCK途径改善胰岛形态及模型大鼠T2DM症状。

1.2 提高胰岛β细胞分泌功能

既往研究表明针刺可以提高T2DM胰岛β细胞分泌功能，改善胰岛素分泌[8]。目前研究发现其作用机制可能为提高PDX-1蛋白或基因的表达、调节PDX-1-GLUT2-GCK途径、影响支配胰腺的神经兴奋性，进一步提高与胰岛素合成有关的蛋白和基因表达，促进胰岛素分泌。

1.2.1 提高PDX-1蛋白和基因表达 Kulkarni等[18]研究表明PDX-1可通过自身蛋白的氨基端与胰岛素基因启动子结合，上调胰岛素基因的表达及胰岛素的分泌。葡萄糖转运蛋白(GLUT2)和葡萄糖激酶(GCK)等正常表达，对胰岛β细胞分泌胰岛素功能起着重要的调节作用。PDX-1与GLUT2共同作用将葡萄糖转运入细胞内;GLUT-2与GCK结合刺激葡萄糖依赖的胰岛素分泌过程[13]。

胡晓刚[19]对T2DM模型大鼠行电针治疗，设置空白组、模型组、电针足三里组、电针肾俞组及格列美脲组，模型组与空白组不行干预治疗，电针组取相应穴位行电针治疗，格列美脲组按照大鼠体质量1 mL/100 g的比例格列美脲灌胃,持续4周。结果发现，干预第4周，电针足三里显著降低同时期模型组FPG(P<0.01),升高HOMA-B，明显提高胰腺PDX-1蛋白及胰岛素蛋白的相对表达量(P<0.05)、升高胰腺PDX-1 mRNA及胰岛素mRNA的表达水平(均为P<0.05)。该研究提示，电针足三里穴治疗T2DM机制可能是：提高PDX-1蛋白和基因的表达，从而改善胰岛β细胞功能，促进胰岛素的合成与分泌。

田环环[20]将40只大鼠随机分为空白组、模型组、电针胰俞组、电针脾俞组、电针肾俞组，电针组选取相应穴位行电针治疗，模型组与空白组不行干预治疗，连续4周。结果发现，电针治疗增加T2DM大鼠胰腺PDX1蛋白、胰岛素(INS)基因及INS蛋白表达(电针胰俞穴组及电针脾俞穴组均P<0.05)。田环环另一研究发现,电针胰俞穴和脾俞穴可以提高T2DM模型大鼠PDX-1mRNA、GLUT2及GCKmRNA的表达量[17]。以上两个研究结果提示，针刺可能是通过调节PDX-1-GLUT2-GCK促进INS蛋白的表达，改善胰岛β细胞合成胰岛素的功能。

1.2.2 调节胰腺相关“神经-内分泌-免疫”途径 躯体和内脏均与神经系统之间保持有原始的节段性关系[21]，每个躯体神经和内脏神经分布到相对应的体节躯体及内脏，构成“体表-神经节段-内脏”相互联系的形式[22]。胰俞穴和脾俞穴的位置与胰腺解剖位置相近，在神经支配上，二者与胰腺的交感神经支配节段存在部分重合。胰俞穴和脾俞穴可能通过“神经-内分泌-免疫途径”发挥全身调节作用。具体机制可能为：针刺信号传入脊髓，脊髓整合针刺信号和胰腺的病理信号，刺激迷走神经和交感神经的免疫调节，增强针刺对胰腺组织的调节作用。

武燕[23]将58只大鼠随机分为正常对照组、模型对照组、电针胰俞组、电针脾俞组及电针肾俞组，电针组取相应穴位行电针治疗，正常对照组及模型对照组不行电针干预，连续4周。结果发现，与模型对照组相比，电针胰俞组和电针脾俞组降低模型大鼠FPG，其中电针胰俞组大鼠血糖降低最为明显，差异有统计学意义(P<0.01)，电针肾俞组FPG基本无变化(P>0.05)；与治疗前相比，治疗后电针胰俞组大鼠FPG降低，差异有统计学意义(P=0.021)，电针脾俞组和肾俞组治疗后大鼠FPG无明显变化(分别P=0.150，P=0.385)；与模型组相比，电针治疗可提高大鼠胰岛素原mRNA表达，差异有统计学意义(均P<0.01)；3个电针治疗组相比，胰俞组的胰岛素原mRNA表达上升最明显(P<0.01)；电针胰俞穴和脾俞穴的模型大鼠的胰腺中胰岛素平均光密度值(AOD)明显上升(分别P<0.01、P<0.05)，电针肾俞穴组大鼠的AOD较低。该研究提示，针刺可以通过刺激支配胰腺的迷走神经、交感神经，提高其兴奋性和生物敏感性，提高T2DM大鼠胰岛素原mRNA，在转录水平促进前胰岛素原合成[24]，促进β细胞合成胰岛素。

2 抑制胰岛β细胞凋亡

目前研究发现，针刺抑制胰岛β凋亡主要通过线粒体途径和内质网途径。

2.1 线粒体途径

线粒体途径是由Bcl-2蛋白家族(淋巴细胞瘤蛋白家族)抗凋亡蛋白(如Bcl-2、Bcl-xl等)与促凋亡蛋白(如Bax、Bak、Bid、Bim等)的异常改变导致线粒体外膜通透性改变，细胞色素c(cyt-c)由内膜释放入胞质，与凋亡蛋白酶激活因子-1(Apaf-1)和前caspase-9、ATP形成凋亡体(apoptosome)活化，从而激活caspase-3,6,7，导致细胞凋亡[25]。同时有研究发现，T2DM患者胰岛中MST1高度活化，MST1可激活Bim诱导线粒体依赖性凋亡[26]。目前研究发现,针刺可以通过调控线粒体途径降低胰岛β细胞凋亡。

庞晓英[27]将造模成功的糖尿病大鼠随机分为模型组、针刺组、皮内针组及药物组， 模型组不予干预，针刺组取穴：后三里、内庭、胰俞，皮内针组在相同穴位用皮内针浅剌，仅刺破皮肤，药物组予罗格列酮钠每日固定时间以4 mg/kg灌胃，连续干预4周。结果发现,与模型组相比，针刺与皮内针均能有效降低空腹血糖(P<0.05)，在凋亡相关指标方面，模型组Bax、caspase3、caspase9均高于其他治疗组，而模型组的Bcl-2表达则低于其他治疗组。与模型组相比，治疗组大鼠胞质内细胞色素c(cyt-c)减少，差异具有统计学意义(P<0.05)。结果提示，针刺或皮内针可抑制T2DM模型大鼠促凋亡蛋白Bax，保护抗凋亡蛋白Bcl-2，减少线粒体内过多的cyt-c进入到胞质中，抑制caspase-9和caspase-3的活化，抑制胰岛细胞凋亡。

田环环[20]对造模成功大鼠分别电针胰俞穴、脾俞穴及肾俞穴，结果发现与模型组相比，电针治疗可降低T2DM模型大鼠空腹血糖及口服葡萄糖耐量试验(OGTT)曲线下面积，其中电针胰俞组的差异具有统计学意义(均P<0.05)，3个电针组治疗后的糖化血清蛋白水平均较模型组显著降低(P<0.05)，表明针刺治疗可抑制T2DM的进展，显著改善葡萄糖耐量受损。同时发现，与模型组比较，电针治疗降低T2DM模型大鼠胰腺MST1基因、MST1蛋白、MST1裂解(clMST1)蛋白及磷酸化MST-1(pMST1)的表达(电针胰俞穴组及电针脾俞穴组均差异显著，电针肾俞穴组对pMST1的影响不明显)，减少其下游Bim蛋白和caspase-3裂解蛋白(clcaspase3)，差异具有统计学意义(均P<0.05)。表明针刺治疗可减少T2DM模型大鼠MST1基因和蛋白的表达，抑制MST1蛋白的活化；抑制线粒体凋亡途径中促凋亡因子BIM和caspase-3的活化，具有抑制细胞凋亡的效应。

2.2 内质网应激(ERS)途径

内质网应激(ERS)是在多种生理或病理刺激下，引起未折叠蛋白或错误折叠蛋白在内质网聚集，从而损伤内质网的生理功能的过程。ERS诱导细胞凋亡的途径有：①激活内质网特有的半胱氨酸蛋白酶caspase-12[28];②激活Bcl-2(淋巴细胞瘤蛋白)家族，诱导Bax构象变化[29]；③ATF-6、PERK以及IRE-1诱导增强子结合蛋白(CCAAT)同源蛋白(CHOP)基因表达参与下游促细胞调亡基因的表达[29]。目前研究发现，针刺可以通过内质网应激途径降低胰岛β细胞凋亡。

赵亲伟[29]将100只大鼠分为正常组、模型组、针刺治疗组、皮内针组及西药组，针刺治疗组取穴：后三里、内庭、胰俞，皮内针组在相同穴位用皮内针浅剌，仅刺破皮肤，西药组予罗格列酮钠4 mg/kg灌胃，正常组和模型组不进行干预，连续4周。结果发现，与模型组相比，电针及皮内针均可显著降低T2DM大鼠空腹血糖、HbA1c水平(均P<0.01)，同时可增加大鼠β细胞中Bcl-2蛋白表达(电针组为模型组的2.1倍)，降低Bax数量，减少caspase-12活化(电针组被激活的caspase-12水平趋向正常组)，提示针刺可以通过降低ERS的产生，从内质网途径抑制细胞调亡，降低β细胞凋亡率。

查必祥[30]将80只大鼠随机分为空白对照组、模型对照组、针刺治疗组和二甲双胍组。针刺治疗组针刺后三里(足三里)、内庭、胰俞,二甲双胍组:予100 mg/kg盐酸二甲双胍灌胃，空白对照组和模型对照组不予干预，连续4周。结果发现，胰腺组织内质网应激相关指标：针刺治疗组大鼠胰腺组织PERK mRNA表达、PERK蛋白及CHOP mRNA表达与模型对照组相比显著下降(分别为P<0.01、P<0.05、P<0.01),针刺治疗组CHOP蛋白表达与模型对照组相比有降低趋势,但差异无统计学意义(P>0.05)。胰腺细胞凋亡指标：与模型组比较，针刺治疗组Bax mRNA、Bax蛋白降低(分别为P<0.01、P<0.05)，Bcl-2mRNA、Bcl-2蛋白表达显著增加(均P<0.01)，由此提示T2DM大鼠胰腺组织存在可能由PERK-CHOP信号通路诱导的内质网应激,针刺可干预PERK-CHOP信号通路来改善胰腺组织的ERS，通过降低T2DM模型大鼠的PERK mRNA及CHOP mRNA的表达进而抑制T2DM大鼠胰腺组织的ERS，诱导大鼠胰腺BAX mRNA的表达下降，解除了CHOP对Bcl-2表达的抑制，降低β细胞凋亡率。

陈倩倩[31]将DM模型大鼠随机分为模型组、针刺组和二甲双胍治疗组，针刺组选取胰俞、后三里、内庭穴，左右肢体轮换接取电针，二甲双胍组予二甲双胍100 mg/kg体质量灌胃，模型组不予干预，连续4周。结果发现,与模型组相比针刺治疗能降低大鼠随机血糖，ATF-6、CHOP基因表达显著下降(均P<0.01)，促凋亡的Bax蛋白含量下降(P<0.01)，抗凋亡的Bcl-2蛋白含量上升(P<0.01)。提示针刺可以通过调节T2DM模型大鼠的 ATF6-CHOP信号通路来改善其胰腺组织内质网应激，抑制胰腺组织的细胞凋亡。

3 小结

针刺可通过多靶点、多层次、多途径治疗T2DM。针刺对T2DM胰岛β细胞的作用主要为改善胰岛β细胞功能和抑制胰岛β细胞凋亡。目前关于针刺影响T2DM胰岛β细胞的作用机制的研究涵盖从基因到蛋白到细胞多个层次，多条信号通路的比较，同时探讨了临床常用单个穴位、组合穴位、不同的针刺方法之间治疗效果及作用机制的异同，为临床实践提供了坚实的基础。但是目前对于针刺治疗2型糖尿病的机制研究多数以模型大鼠为研究对象，临床研究鲜有，且实验的样本量不大，针刺手法、刺激深度、刺激量等缺乏统一，实验观察周期不长，对相关指标缺乏干预期间的动态观察以及指标间相互关系的进一步探讨。今后应逐渐摸索临床实验方案，获取更多临床证据；规范实验中的干预手段，如针刺手法、深度、刺激量等，适当延长观察周期配合动态观察指标变化，这将有利于分析该治疗对于疾病发展及预后的情况，同时有助于进一步研究指标间的相互关系。