电针抗脑缺血再灌注损伤的机制研究进展

彭拥军 徐疏影 李忠仁 傅淑平 储继红 姜鹏君 朱冰梅

[摘要] 脑卒中是神经系统常见病及多发病，严重威胁人类的健康。针灸治疗脑卒中已获得广泛认可，针灸可有效抑制脑缺血发生后产生的级联反应及神经元损伤。本文探讨电针干预脑缺血再灌注损伤的机制，为电针在临床上治疗该疾病提供理论依据。

[关键词] 脑缺血再灌注;电针;血脑屏障;细胞自噬;机制研究

[中图分类号] R245          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2019）07（a）-0051-04

Advances in mechanism research on electroacupuncture in treatment of cerebral ischemia reperfusion injury

PENG Yongjun1   XU Shuying2   LI Zhongren2   FU Shuping2   CHU Jihong1   JIANG Pengjun1   ZHU Bingmei3

1.The Affiliated Hospital of Nanjing University of Chinese Medicine， Jiangsu Province， Nanjing   210029， China; 2.Nanjing University of Chinese Medicine， Jiangsu Province， Nanjing   210029， China; 3.West China Hospital， Sichuan University， Sichuan Province， Chengdu   610041， China

[Abstract] Stroke is a common and frequently-occurring disease of the nervous system， which is a serious threat to human health. Acupuncture treatment of stroke has been widely recognized， acupuncture can effectively inhibit the cascade reaction and neuronal damage after cerebral ischemia. This article discusses the mechanism of electroacupuncture intervention for cerebral ischemia-reperfusion injury， and provides a theoretical basis for the treatment of this disease by electroacupuncture.

[Key words] Cerebral ischemia-reperfusion; Electmacupuncture; Blood brain barrier; Autophagy; Mechanism research

脑卒中发病率逐年上升，其因较高的致残率、致死率及复发率，受到国内外学者的广泛关注。2012年WHO报道[1]表明，脑卒中是全球范围内继冠心病与癌症排名第三的致死病因，其每年首次发病人数高达1030万，且有11 300万伤残调整寿命年（DALY）。而在我国，脑卒中是致残率第一、致死率第二的高发疾病[2]，其中约70%为缺血性脑卒中。脑梗死后50%以上的梗死血管可自发再通，然而在缺血脑组织恢复血供、挽救濒死脑细胞的同时，神经细胞加速级联反应损伤，使脑缺血组织损害加重，最终诱发神经细胞凋亡或坏死，致使神经功能破坏与梗死灶形成，即脑缺血再灌注损伤（cerebral ischemia reperfusion injury，CIRI）。针刺作为祖国传统医学疗法被广泛运用于脑卒中患者的防治，近年来，国内大量数据为电针治疗脑缺血再灌注损伤提供科学依据，本文就此讨论电针干预CIRI的作用机制。

1 改善能量代谢

脑细胞内能量代谢障碍与CIRI的发生密切相关。虽然引起CIRI的原因复杂多样，但目前认为生物能量学的改变是造成CIRI的决定性因素。能量代谢障碍直接或间接地影响脑细胞构成及生理学进程[3]，其被认为是缺血性脑损伤的初始环节，是最早期、最迅速、最直接发生的病理损伤[4]。Rutkai等[5]通过电镜、蛋白质印迹，计算线粒体氧消耗率（OCR）后发现，CIRI后大脑中动脉的线粒体结构及功能发生改变，其不仅影响OCR，也影响Ca2+活性。而针刺被证明可有效缓解能量代谢障碍。陈斌[6]选取原代培养的海马神经元细胞进行ATP耗竭处理，采用特异性的内源性Cofilin和神经元Marker免疫荧光染色和Tunel染色，结果显示ATP耗竭可诱导Cofilin rod异常结构的形成，从而阻碍树突和轴突的胞浆运输，抑制线粒体和早期内涵体的移动，进一步导致神经元细胞凋亡;而急性期电针针刺百会、神庭穴可减少Cofilin rod形成和MAP2降解，调节Cofilin的线粒体转位，减轻缺血性卒中的脑损伤。

2 抑制兴奋性氨基酸分泌

在中枢神经系统中，氨基酸是重要的神经递质，而脑缺血后兴奋性氨基酸（EAA）含量过多可进一步加快神经细胞死亡。EAA中最主要的为谷氨酸（Glu），其不僅是重要的兴奋性神经递质，也是影响细胞通讯及神经元重塑、再生、分化的重要神经调质。脑缺血破坏了Glu的摄取机制，使细胞外Glu浓度上调，过度激活谷氨酸受体，产生兴奋毒性。而大量实验数据已证明电针可抑制其毒副作用，减轻对神经细胞造成的伤害，如杨忠华等[7]采用免疫荧光法观察电针对MACO模型大鼠CA3及NR1的表达影响，结果显示电针组IOD值较模型组降低，提示电针可降低NR1，干预脑缺血早期Glu对神经元可能产生的毒性作用。刘曌宇[8]对C57BL/6小鼠短暂全脑缺血模型进行电针预处理，最终发现电针预处理可通过激活CB1R调控海马神经元上GluR2蛋白的表达水平来诱导快速相神经保护作用。

3 降低Ca2+超载损伤

CIRI发生的机制与Ca2+超载密切相关。其可触发一系列下游反应，其中包括胱天蛋白酶激活、ATP合成抑制、钙依赖性蛋白酶与核酸酸内切酶的激活等，最终导致CIRI后神经元的损伤与死亡。近年来，相关基础实验证实针刺可调控CIRI后Ca2+通道，减少Ca2+内流，以保护脑组织，如墙建军等[9]对小鼠取百会和大椎穴进行电针预处理，造模后使用蛋白免疫印迹检测神经元TRPC6和Caspase-3蛋白表达，钙影像检测细胞内相对Ca2+浓度，发现电针预处理可明显抑制大脑皮质神经细胞TRPC6与Caspase-3蛋白表达，降低细胞内Ca2+浓度，抑制神经细胞凋亡。

柳四新等[10]通过对大鼠大脑中动脉栓塞（MCAO）模型实验发现，Glu明显增加脑水肿程度，而在体外神经元培养中，Glu显著增加细胞内Ca2+含量，提示Glu在脑缺血再灌注中通过L-型钙通道钙内流后激活钙库释放，致Ca2+超载，最终导致脑水肿。沈攀攀[11]以太冲为主穴，观察针刺对自发性高血压大鼠（SHR）延髓头端腹外侧区Glu的影响，结果发现模型组Glu含量均高于正常对照组，针刺组Glu含量明显低于模型组，提示针刺可明显降低Glu含量。综上可知，针刺可下调Glu含量，降低脑缺血再灌注损伤后Ca2+超载现象，保护脑组织。

4 调控氧化应激反应

氧化应激反应是机体内氧化与抗氧化失衡，氧化程度超出氧化物的清除速度，高活性分子引起炎症细胞侵入，而造成细胞损伤。而在脑缺血发生后自由基超氧物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）可损害神经元富含脂质的脑细胞，使多聚不饱和脂肪酸发生过氧化应激反应，从而引起生物膜裂解，蛋白质变性，神经元凋亡[12]。因此，探究抗氧化损伤对防治CIRI有重要意义。林浴坤等[13]通过对MACO大鼠电针神庭、百会穴干预7 d后，用化学比色法检测SOD、MDA和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX），发现电针神底、百会穴可明显改善MCAO大鼠的神经功能缺损症状并增强SOD、GSH-Px的活性，降低MDA的含量，表明电针通过抑制氧化应激、控制神经细胞调亡。侯志涛等[14]通过电针“智三针”（神庭穴和双侧本神穴）干预14 d后发现，较模型组而言，电针组SOD、GSH-Px活性明显升高，MDA含量明显降低;且电针组血清中3项指标及海马GSH-Px活性的改善程度较药物组明显，提示电针“智三针”可在CIRI后降低海马内氧自由基含量，从而抑制细胞凋亡，并提高学习记忆能力。综上可知，电针可通过增强SOD及GSH-Px活性，降低MDA含量，从抗氧化损伤角度防治CIRI。

5 缓解炎性反应

脑卒中后内环境发生系列复杂变化，其诱导炎症级联反应，产生细胞因子及黏附分子等，导致神经组织的二次损伤[15]。当血管再通时，炎性因子进入血脑屏障，加重脑组织损伤。电针可抑制炎性反应，调控促炎因子与抗炎因子的动态平衡，缩小梗死体积，保护神经组织。

抗炎与致炎因子在炎性反应中十分重要。方晨晨等[16]通过针刺大鼠的百会和大椎穴，将其与假实验组与模型组比较，电针组大鼠白细胞介素-4（IL-4）蛋白及mRNA的表達显著升高，肿瘤坏死因子-α（TNF-α）蛋白及mRNA的表达显著减少，且IL-4与TNF-α的蛋白含量比值和mRNA含量比值亦显著提高，提示电针可以通过增加IL-4表达量，降低TNF-α表达量，以提升IL-4与TNF-α的比值而发挥抗炎效应，从而抑制缺血再灌注区的炎性反应，减小梗死体积。叶涛等[17]对大鼠进行2周针灸预处理，通过ELISA法检测血清TNF-α、IL-10含量，发现电针预处理可调节脑缺血再灌注急性期外周循环血中促炎因子TNF-α与抗炎因子IL-10动态平衡，减小CIRI后神经功能受损。

6 调控血脑屏障及脑水肿

血脑屏障作为弥散屏障，位于血液及脑、脊髓之间，保障大部分化合物不可进入脑组织，以维持中枢系统功能正常的中心环节。在CIRI时，血脑屏障超微结构发生异常，通透性增加，导致脑水肿。其中，基质金属蛋白酶（MMP）的表达增加与血脑屏障的破环密切相关，其中MMP-9和MMP-2被认为是血脑屏障损伤的标志物之一[18]。电针可下调MMP-9与MMP-2表达，抑制脑水肿。邢东[19]于再灌注48 h后处死MACO模型，取梗死侧及对侧脑组织，使用免疫组织化学、免疫蛋白印记及明胶酶谱技术检测各组大鼠脑组织内MMP-9的活性及表达情况，结果发现电针组半暗带的皮层与纹状体区域内MMP-9的表达明显减少，活性明显降低，可推测电针预处理可以通过降低脑缺血后MMP-9的水平与活性来减轻对血脑屏障通透性的影响，改善脑水肿，发挥脑保护作用。李一阳[20]通过观察针刺对各组大鼠海马组织中MMP-2酶活性的改变，结果发现，与假手术组比较，缺血模型组大鼠海马组织中MMP-2酶活性明显上调，与溶栓组比较，针刺组能够下调大鼠缺血区组织中MMP-2酶的活性，尤其以针刺干预6 h亚组改善最显著，提示针刺可抑制MMP-2酶的过度生成，实现对血脑屏障结构功能的保护，从而降低脑组织损伤。

7 调控细胞自噬

细胞自噬是广泛存在于真核生物中的程序性降解机制，在生理病理中起重要作用，其被认为脑缺血后半暗带内的细胞自噬作为细胞第三种死亡方式先于凋亡发生。针刺作为传统医学在防治CIRI中效果显著，研究者通过复制大鼠脑缺血再灌注模型，以证实细胞自噬在针刺减轻大鼠CIRI中的机制。冯晓东等[21]将大鼠MACO造模成功后2 h后取神庭、百会穴进行电针干预，检测大鼠海马及皮质区LC3Ⅱ的含量及脑组织中细胞自噬相关蛋白LC3Ⅰ、LC3Ⅱ和LC3Ⅰ/Ⅱ比值，发现与模型组比较，电针组大鼠皮质及海马区LC3Ⅰ和LC3Ⅱ蛋白表达均明显升高，脑梗死体积明显缩小。由此可知，电针神庭、百会穴可上调MACO大鼠的自噬相关蛋白LC3的水平，从而提高神经功能。此外，内质网应激中非折叠蛋白质反应（UPR）是诱导细胞自噬的重要信号通路。

8 结语

针灸治疗脑卒中临床效果已获得广泛认可，针灸可有效抑制脑缺血发生后产生的级联反应及神经元损伤。电针抗CIRI的机制比较复杂，各机制间为多因素协同、多途径介导，而又相互影响的复杂过程。应利用现代科技手段进一步深入探讨针灸干预CIRI的机制，为临床提供崭新的思路。

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