针刺治疗肌萎缩侧索硬化症机制的研究进展

赵丹,许娜,于天洋,赵广然,王仕林,李禹明,孙远征

(1.黑龙江中医药大学,哈尔滨 150040;2.黑龙江中医药大学附属第二医院,哈尔滨 150001)

肌萎缩侧索硬化症(ALS),是一种相对罕见的成人发病、快速进展的致命性疾病,是最常见的5 种运动神经元疾病(MND)中的一种,每 10 万人中约有 2 人患病。ALS 主要针对运动皮层、脑干和脊髓的上下运动神经元。特征是脊髓、脑干和运动皮层的运动神经元逐渐丧失,导致骨骼肌迅速进行性、不可逆萎缩。像大多数神经退行性疾病一样,开始于局部并扩散进展到几乎所有骨骼肌的瘫痪。ALS 的预后不良,ALS 患者通常在确诊后3～5 年内死于呼吸麻痹。目前还没有科学证明可以治愈 ALS,现代医学治疗大多是支持性的,利鲁唑是目前治疗ALS 的标准药物,它仅能延长患者2～3 个月的寿命,价格昂贵并有恶心、疲劳等不良反应。考虑到患者病情的严重程度和缺乏有效治疗药物,大多数ALS 患者考虑采用针刺等作为替代疗法。针刺治疗可能比任何其他治疗方式更有效地帮助减轻痛苦的症状和提高患者的生活质量[1]。因为针刺对经络中的气血有直接和间接的刺激,没有不良反应。本文从针刺角度出发,发挥针刺优势,总结针刺治疗ALS 的机制研究。

1 针刺治疗肌萎缩侧索硬化症的机制研究

临床研究证实针刺疗法对 ALS 作用显著,可以有效地改善患者运动功能、延缓发病、延长生存期、提高患者的生活质量。目前针刺治疗ALS 的研究包括以下机制。

1.1 针刺对谷氨酸毒性的影响

谷氨酸是兴奋性神经递质,对维持神经细胞的正常生理功能,具有至关重要的作用,当谷氨酸水平过高时,对神经元具有毒性作用。谷氨酸兴奋性毒性可以导致运动神经元死亡,是 ALS 发病机制中最重要的假说之一,迄今为止唯一被美国 FDA 批准的有效治疗靶点就是抗谷氨酸兴奋性毒性。在神经肌肉接头处,囊状谷氨酸转运体将谷氨酸装载到突触前末端的突触小泡中。动作电位传播到突触前末端,触发谷氨酸释放到突触间隙。谷氨酸激活突触膜上的谷氨酸受体。然后被谷氨酸转运体移除以准备另一个信号。预防谷氨酸毒性作用在于防止突触间谷氨酸的水平升高[2]。谷氨酸清除也可以阻止因谷氨酸受体过度激活而引起的神经兴奋性毒性。其途径包括减少突触前膜的释放,增加突触间隙的转运,减少突触后膜与受体的结合等。孙远征等[3]通过实验研究证实夹脊电针治疗降低ALS-SOD1G93A转基因小鼠血清谷氨酸含量,延缓发病,延长转基因小鼠的生存期。与其他对照组相比,夹脊电针组ALS-SOD1G93A转基因小鼠腰髓谷氨酸转运体EAAT2 表达上调,通过增加突触间隙转运体的数量,平衡谷氨酸的水平;夹脊电针治疗后,小鼠的AMPA受体GluR2亚基表达上调,AMPA 受体是谷氨酸的一种重要离子型受体,AMPA 受体的Ca2+通透性依赖于GluR2 亚基,GluR2在稳态阻断Ca2+流入细胞质中起作用。含有缺乏GluR2亚基的 AMPA 受体的神经元细胞表现出较高的 Ca2+通透性和对兴奋毒性的脆弱性,带有GluR2 亚基的AMPA受体GluR2 亚基可以阻止Ca2+内流引起的神经毒性反应[4]。HE 染色观察各组小鼠腰髓前角运动神经元数量,可以发现电针组小鼠腰髓前角运动神经元数目较模型组明显增多。由此认为夹脊电针拮抗谷氨酸兴奋性毒性对ALS 发挥治疗作用。

1.2 针刺对自噬的影响

自噬(autophagy)是广泛存在于真核细胞中的生命现象,是细胞维持稳态的一种机制,在真核生物的生存中起着关键作用。细胞利用溶酶体将胞浆内多余的大分子物质或受损的细胞器在膜包囊泡中大量降解,以维持蛋白代谢平衡及细胞环境稳定。所有自噬通路的终点都是溶酶体,即微自噬、伴侣介导的自噬和巨自噬 3 种主要的自噬通路,利用不同的信号分子和蛋白机制来促进溶酶体降解[5]。自噬降解是氨基酸、核苷酸和脂肪酸的重要来源,特别是对于细胞无法从细胞外环境中获得足够的营养以维持ATP 的生产和生物合成。还具有阻止细胞死亡,清理病原体,免疫和内分泌功能[6]。ALS 脊髓组织中自噬小体的数量増加,提示ALS发病过程中自噬被激活。郭颖[7]采用夹脊电针治疗转ALS-SOD1G93A基因小鼠,通过上调自噬相关蛋白 LC3-Ⅱ、Beclinl 的表达,加强自噬功能,促进细胞内异常蛋白清除,起到保护运动神经元的作用,神经元丢失,延缓发病,延长生存期。在ALS 发病过程中自噬相关蛋白 LC3-Ⅱ、Beclinl 的表达上调。有研究表明,Beclin-lc 是候选抑癌基因,参与介导前自噬体的形成[8]。哺乳动物自噬体的过程依赖于LC3-Ⅱ的修饰过程。还有研究表明,LC3-Ⅱ能与新形成的膜结合,直到自隧溶酶体的形成。提示夹脊电针通过加强自噬功能改善ALS 神经元的功能[9]。

1.3 针刺对神经炎性反应的影响

神经炎症是许多神经退行性疾病的病理标志,ALS中有明显的炎性表现[10]。其特点是小胶质细胞的活化和增殖,以及在神经变性部位浸润 T 淋巴细胞的积累[11]。虽然神经炎症反应被认为是神经功能障碍和死亡的后果,但操纵这种反应可能改变疾病的进展。研究表明胶质细胞在运动神经元变性和死亡中的重要性。小胶质细胞是神经系统的固有免疫细胞,在所有 ALS病例中都被激活,早期发病与星形胶质细胞相关,晚期则与小胶质细胞相关[12]。卫彦等[13]应用夹脊电针干预ALS-SOD1G93A转基因小鼠,观察转基因鼠腰髓的前角运动神经元P-P38 表达下调,P38 MAPK 的活化受到抑制,对神经元细胞起到有效保护作用。P38 丝裂原活化蛋白激酶(P38 MAPK)是MAPK 家族的主要成员,参与神经炎症反应,几乎在所有组织中表达。P38MAPK 信号通路是组织炎症性损伤的“经典”途径,介导小胶质细胞的活化,可以激活小胶质细胞释放的细胞毒性因子[14-15]。P38 MAPK 信号通路激活还参与细胞凋亡过程,不同刺激下磷酸化的P38 MAPK(P-P38 MAPK),作为上游因子,诱导凋亡发生[16]。该研究揭示夹脊电针对抗神经炎性反应和凋亡发挥对神经元细胞的保护作用。

1.4 针刺对器官炎症反应和免疫的影响

ALS 动物和患者的多器官功能紊乱,包括肺、脾、肝和肾的炎症反应。Finkelstein A 等[17]报道了ALS-SOD1G93A转基因小鼠的肝脏异常和萎缩,以及细胞因子和肝淋巴细胞的增加。Jonsson PA 等[18]报道,通过对 ALS 患者的免疫组化分析,在肝脏和肾脏中检测到突变SOD1 蛋白颗粒状炎症包涵体。在ALS-SOD1G93A转基因小鼠肾小管或肾小球观察到症状炎症相关蛋白的表达增加,包括Iba-1、COX2、TNF-α。Lee SH 等[19]在ALS 动物模型中,应用蜂针治疗,通过减少炎症的蛋白 质 tumor necrosis factor(TNF)-α,Iba-1,cyclooxygenase 2(COX2)的水平,减少转基因鼠肝脏、脾脏和肾脏的炎症反应。该研究证实蜂针治疗联合针刺刺激可以防止有症状的 hSOD1G93A转基因小鼠的脊髓运动神经元死亡和增强抗炎作用,且效果优于单纯蜂针治疗。蜂毒针刺(BVA)已经被用于治疗东方医学中的炎性疾病和调节免疫。ALS 引起的中枢神经系统的神经炎症参与了免疫机制的发生。脾脏的免疫相关组件与 anti-Iba-1、anti-COX2、anti-TNF-α强烈结合。ALS 患者的免疫细胞参与改变了免疫系统的调节[20]。免疫细胞 T-regulatory(T-reg)细胞和 CD14+单核细胞显著降低。血液中T-reg 细胞的减少,激活ALS 退变中的小胶质细胞影响中枢神经系统[21]。蜂针处理足三里可以通过减少hSOD1G93A转基因小鼠脾脏的炎症蛋白来增强免疫应答,调节免疫。

2 思考和展望

ALS 的患病率低,但快速致死率极高。有统计数据显示,目前全世界有 1500 多万人死于这种疾病。ALS的发病机制尚不明确,可能涉及氧化应激[22]、兴奋性谷氨酸毒性[23]、线粒体功能障碍[24]、蛋白质异常聚集和错误折叠[25]、神经炎性反应[11]、凋亡[26]、神经营养因子的缺失和异常[27]及神经丝异常磷酸化[28]等。ALS 的病因研究仍处于假说阶段,众多机制之间可能存在协同或因果关系,说明ALS 机制并非单一因素决定,可能受多因素影响。ALS 没有临床疗效确切无不良反应的治疗药物。利鲁唑是目前经美国食品药品监督管理局(FDA),唯一批准治疗 ALS 的药物,不能阻止疾病的进展,仅能延长患者2～3 个月的生存期,且价格昂贵、不良反应强烈。医学界迫切需要明确该病的发病机制和寻找有效的治疗方法。ALS 新兴的研究主题包括 RNA代谢和蛋白质稳态功能障碍,核质转运有特定缺陷,内质网应激诱导,核糖核蛋白体动力学受损,如RNA 颗粒通过液相分离过程组装[29]。由于分子遗传技术的进步,与ALS 易感性相关的基因正以越来越快的速度被识别出来[30]。ALS 发病机制的遗传机制似乎对约10%的患者产生重大影响,但在某种程度上,遗传因素可能是大多数ALS 患者患病风险的重要组成部分。最近在肌萎缩性侧索硬化症的生物学方面,遗传形态学和分子生物学方面取得的非凡进展,为现代医学对肌萎缩性侧索硬化症的治疗提供了新的乐观的理由,但仍然需要不断地深入探索。

在中医典籍中没有关于肌萎缩侧索硬化症病名的相关记载。《医宗必读》载：“手足痿软而无力,百节缓纵而不收,证名曰痿。”其临床症状和体征与 ALS患者所表现的上、下运动神经元同时受损一致。因此,ALS 属中医学“痿证”范畴。中医学认为痿证病位在筋脉肌肉,而根为脏腑的羸弱,以脾、肝、肾三脏为本,脏腑亏虚,气血津液不足以濡养筋脉肌肉,亏损日久,四肢羸弱不用而成。标实多为痰瘀或湿、热、毒邪等,晚期则阴阳俱损。由于各家对该病病因病机的认识不同,对本病的论述多集中在脾胃亏虚、气血不足、肝肾亏虚、阴虚火旺等方面[31-35]。治疗思路不一,治疗主要为补益脾胃、调补肝肾、滋阴降火等,绝大多数是经验总结和个案报告。

ALS 为世界性难题,虽为中医“痿证”范畴,但属难治痿证。ALS 发病罕见,快速死亡率高,无法给 ALS研究带来充足的研究样本。近年来,不少医家充分发挥中医针刺的特色与优势治疗该病[36-40]。马腾等[41]根据阳明“多气多血”“主润宗筋”和“主束骨而利关节”的特点。以“治痿独取阳明”为理论基础,处方以手足阳明经穴为基本施治。程永德[42]从“督脉论治”ALS,以督脉为诸阳之海,四肢为督脉之本为理论依据,突出了督脉对脏腑和经脉的桥梁作用,突出了督脉气血对四肢经脉的调节作用。虽然在临床上取得了一定的疗效,但尚未实现机制的研究。目前ALS 的研究对象为转基因鼠模型,该模型虽然得到国际认可,但仅用于家族遗传型ALS 的研究,也不能等同于人的全部特性,不完全契合中医学整体观念,掣肘针刺机制研究。国外仅有寥寥几篇关于蜂针治 ALS 的机制研究,几年前国内孙远征教授开启了电针治疗 ALS 机制研究的先河,探讨夹脊电针对ALS-SOD1G93A转基因鼠谷氨酸毒性、自噬和神经炎性反应的影响。孙远征教授及其博士团队采用美国Jackson 实验室提供的ALS-SOD1G93A基因小鼠作为动物模型,观察夹脊电针对家族型ALS-SOD1G93A基因小鼠行为学和生存期的影响,并进一步深入研究发现夹脊电针可以减轻谷氨酸毒性,减轻神经炎性反应,加强自噬作用。通过目前研究初步认为家族性ALS 并非单因素影响,该观点与国内外学术观点契合。同时,说明夹脊电针通过多靶点干预ALS[3,7,13]。国内对ALS 针刺治疗的研究范围小,研究层次尚浅,治疗方法相对单一。不利于发挥针刺优势,对于攻克世界难题,这还远远不够。需要更加全面深入地探讨针刺治疗ALS 的机制,根据腧穴具有特异性、不同的腧穴配伍方法、针刺刺激量和刺激方式的不同研究针刺治疗ALS 的机制。