基于信号通路研究针灸治疗脊髓损伤作用机制的研究进展

刘婷萍，张琴，赵芬芬，王常康，何兴伟

(1.江西中医药大学，南昌 330006;2.江西中医药大学附属医院，南昌 330025)

脊髓损伤(spinal cord injury， SCI)常导致损伤平面以下的运动、感觉及植物神经功能障碍，其病理生理过程主要包括原发性损伤和继发性损伤两个阶段。针灸治疗该病具有较好的临床疗效[1]。近年来，利用信号通路来研究针灸治疗SCI作用机制已经成为热点[2]。笔者拟对基于相关信号通路研究针灸治疗SCI作用机制的文献进行综述。

1 针灸对细胞凋亡信号通路的调控

脊髓损伤后细胞凋亡造成脊髓神经的信号传导中断，是SCI后继发性损伤重要的病理生理机制。抑制细胞凋亡信号通路可以有效降低 SCI后细胞凋亡，减轻或阻断继发性损害，保护尚存神经和促进神经再生。一般认为细胞凋亡存在3条主要途径，线粒体途径、内质网途径和死亡受体途径。

1.1 线粒体途径

线粒体途径又称内源性凋亡途径。线粒体膜通透性的改变在内源性凋亡途径中起着重要作用，SCI后，线粒体膜通透性发生改变，位于线粒体膜间隙的细胞色素 C(Cytc)等促凋亡活性蛋白释放至胞浆内，在三磷酸腺苷(ATP)等的存在下，Cytc与凋亡蛋白酶活化因子1(Apaf-1)形成多聚复合体，活化Caspase-9前体，继而再激活下游效应者Caspase-3，导致细胞凋亡[3]。

Shi Y等[4]研究表明，电针可明显下调急性SCI大鼠损伤局部Cytc和Caspase-3的表达，减少脊髓神经细胞的凋亡，从而有效治疗 SCI。Zhang L等[5]研究发现，电针可抑制脊髓组织内促凋亡蛋白Bax的表达，促进抑凋亡蛋白Bcl-2的表达，从而抑制Cytc等相关凋亡因子的活化，改善肢体功能的恢复。Xu M等[6]研究发现，电针“次髎”“中极”等穴可下调SCI后神经源性膀胱大鼠膀胱组织中Cytc、Caspase-3及Caspase-9蛋白的表达，保护膀胱组织，这可能是电针促进SCI后神经源性膀胱功能恢复的作用机制之一。陈荣良等[7]研究表明，急性SCI后，芒针双侧透刺“秩边-水道”并加用电针，可下调CytC和Caspase-3在脊髓中的表达，而该调节作用又可被抑制剂LY 294002所阻断，故认为芒针可通过内源性凋亡途径发挥保护受损脊髓组织的作用。

1.2 内质网途径

内质网是细胞内参与蛋白质合成与折叠、脂类代谢、维持胞内钙离子平衡等的重要细胞器，细胞急、慢性损伤后系列病理生理刺激如氧化应激、缺血缺氧等，引起内质网腔内未折叠或错误折叠蛋白蓄积以及Ca2+平衡紊乱，此功能紊乱达到一定程度后，将引起内质网未折叠蛋白反应，促发内质网应激(endoplasmic reticulum stress，ERS)，从而激活凋亡酶Caspase-12的大量表达，最终导致细胞凋亡[8-9]。

唐祎周等[10]研究发现，SCI后内质网中未折叠蛋白感受器IRE1蛋白表达明显上调，电针干预SCI大鼠后，电针组各时相点 IRE1蛋白表达均低于模型组，推测电针可能是通过降低 IRE1的表达来抑制内质网应激性细胞凋亡。尹洪娜等[11]研究发现，电针和甲基强的松龙均能降低SCI大鼠Caspase-12的表达水平，抑制内质网应激介导的细胞凋亡，促进 SCI后神经功能的恢复，且电针效果优于甲基强的松龙，疏波效果优于疏密波。

1.3 死亡受体途径

死亡受体途径又称外源性凋亡途径，主要由细胞外信号介导。哺乳动物的死亡受体存在于细胞表面，属于肿瘤坏死因子α受体(tumor necrosis factor α receptor， TNFR)家族。SCI后，死亡受体与相应配体相结合而被激活，经过下游系列信号级联反应，最终启动Caspase连锁反应导致细胞凋亡[3]。

时素华等[12]观察电针治疗对大鼠SCI后细胞凋亡过程中细胞凋亡受体Fas、肿瘤坏死因子1(TNFR1)表达的影响，并与药物组(甲基强的松龙)进行对照，结果显示电针可使Fas、TNFR1表达下调，从而抑制细胞凋亡，减轻瘢痕形成，保护神经细胞，促进损伤脊髓的修复，其效果与甲基强的松龙相似。Du M等[13]研究证实，芒针透刺“秩边”与“水道”，可有效抑制脊髓神经元的凋亡，并下调局部Fas、Caspase-3及其mRNA的表达，认为针刺可能通过抑制Fas→Caspase-3级联的表达，从而抑制SCI后细胞凋亡。何春等[14]采用芒针透刺急性 SCI兔双侧“秩边”“水道”穴后，脊髓中 Fas、Caspase-3蛋白及mRNA表达明显降低，认为芒针透刺对急性 SCI有明显的保护作用，其作用机制之一可能是抑制了脊髓中Fas、Caspase-3的表达水平。

2 针灸对MAPK信号通路的调控

丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase， MAPK)是细胞内的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。MAPK信号通路是生物体内重要的信号转导系统之一，其在调控基因表达，细胞增殖、分化与凋亡等方面发挥重要作用[15]。MAPK家族的成员包括细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases， ERK)、c-Jun 氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase， JNK)和 p38MAPK 等。

2.1 ERK通路

ERK分为ERK1和ERK2，统称为ERK1/2，其可被各种内外因素诱导致磷酸化而被激活，活化后的 ERK1/2作用于胞浆或胞核内的底物蛋白，引起特定蛋白的表达或活化，调控细胞的增殖、分化与凋亡，故被称为细胞的“生存通路”[16]。

陈荣良等[7]研究发现，芒针透刺可促进 p-ERK1/2的表达，而该调节作用又可被阻断剂PD98059所阻断，说明ERK通路在芒针透刺“秩边-水道”治疗脊髓损伤、抑制神经元细胞凋亡中发挥信号转导作用。时素华等[17]研究发现，督脉电针可上调 p-ERK1的表达(P＜0.01)，且督脉电针后SCI大鼠BBB分值明显增加(P＜0.01)，推测督脉电针可诱导SCI大鼠受损脊髓p-ERK1蛋白的表达，促进SCI大鼠运动功能恢复，促进神经元修复再生。Xu J等[18]研究证实，火针SCI大鼠可下调ERK1/2的表达，促进神经干细胞向神经元分化，改善SCI大鼠下肢运动功能，推测火针促进脊髓损伤恢复的机制之一可能是抑制了ERK的表达。

2.2 JNK通路

JNK最初是作为一种特异性磷酸化核内转录因子c-Jun的激酶而被发现的，因此被命名为c-Jun氨基末端激酶。研究证明JNK信号通路与细胞凋亡有密切关系[19]。在神经损伤的初期，磷酸化JNK在神经损伤部位聚集，促进神经细胞的凋亡，加重神经损伤发生的过程[20]。

Lee JY等[21]研究表明，电针SCI大鼠“水沟”“阳陵泉”可抑制SCI局部星形胶质细胞内特异性标志物——胶质原纤维酸性蛋白的表达，并下调其胞浆内磷酸化 JNK(p-JNK)、c-Jun及其下游信号分子的表达，其作用与JNK阻断剂SP600125保持一致，认为电针可通过调控JNK信号通路，抑制SCI后星形胶质细胞的活化增生。吕威等[22]研究发现，电针SCI大鼠“大椎”“命门”可下调受损脊髓组织中磷酸化c-Jun氨基末端激酶(p-c-Jun)蛋白表达，改善 SCI大鼠运动神经功能，推测督脉电针对脊髓损伤的保护作用机制可能与下调受损脊髓组织中p-c-Jun蛋白表达有关。

2.3 p38MAPK通路

p38是p38 MAPK通路的主要蛋白，其可调控应激情况下的炎症相关基因表达、细胞骨架重构以及细胞增殖和凋亡等。各种应激条件下经过典型的3级激酶级联反应磷酸化激活 p38，作用于转录因子或下游激酶，影响靶基因的转录或翻译，调控炎症反应或细胞存活[23]。

Choi DC等[24]研究发现，电针急性SCI大鼠的“水沟”“阳陵泉”，可有效抑制脊髓神经元的凋亡及脱髓鞘病变，并下调SCI局部小胶质细胞浆内p38MAPK的磷酸化水平，抑制小胶质细胞的活化，从而保护受损的脊髓组织。陈威等[25]研究发现，电针治疗后p38 MAPK阳性表达，与SCI组比较差异具有统计学意义(P＜0.05)，提示电针可抑制脊髓损伤后激活的p38 MAPK通路，降低脊髓神经细胞凋亡，以保护神经功能。

3 针灸对Rho/Rock信号通路的调控

Ras 同源基因(Ras homologous gene， Rho)是一种小分子 GTP酶，Rho相关螺旋卷曲蛋白激酶(Rhoassociated coiled-coil-containing protein kinase， ROCK)属丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，是Rho的下游靶效应分子，故称Rho激酶。Rho/Rock信号通路主要介导神经再生抑制信号，其广泛存在于神经系统中。研究表明，SCI后神经再生修复困难与Rho/Rock信号通路的激活有关，Rho/Rock信号通路通过启动一系列磷酸化级联反应，使神经生长锥中肌动蛋白细胞骨架发生改变，导致生长锥塌陷、回缩，阻碍神经轴突的再生修复[26]。

Wu MF等[27]证实，SCI后局部RhoA的表达明显增加，而早期电针刺激SCI大鼠的“夹脊穴”与“督脉腧穴”，可下调脊髓组织内RhoA及其mRNA的表达，并促进神经细胞骨架蛋白NF-200的合成，同时改善大鼠的脊髓诱发电位和下肢运动功能，据此推测，抑制 Rho/Rock信号通路激活可能是电针促进 SCI再生修复的重要途径。李晓宁等[28]研究发现，夹脊电针组、抑制剂组大鼠脊髓组织RhoA、ROCKⅡ的表达水平较模型组显著降低(P＜0.05)，而两组大鼠运动功能评分较模型组均显著升高(P＜0.05)，推测夹脊电针是通过抑制大鼠脊髓损伤组织中RhoA、ROCKⅡ的表达，从而改善SCI大鼠肢体运动功能。Min YJ等[29]研究发现，电针治疗SCI大鼠腰阳关、大椎、足三里等，可抑制损伤脊髓区Rho-A和ROCKⅡ的mRNA和蛋白表达，促进后肢运动功能的恢复，表明电针可以特异性地抑制Rho/ROCK信号通路的激活，从而在一定程度上促进损伤脊髓的修复。

4 针灸对Wnt信号通路的调控

Wnt名称来源于Wingless基因和抑癌基因Int-1，因Wingless和Int-1实际上编码着同一种蛋白，故命名为Wnt。Wnt信号通路是一条存在于多细胞真核生物中高度保守的信号通路，主要调控细胞的增殖、分化、迁移、极性化和凋亡等过程，其中Wnt信号通路中经典的β-链蛋白(β-catenin)通路在促进神经修复中起着重要的作用[30]。

姚海江[31]研究发现，督脉电针大鼠 SCI后可上调损伤局部Wnt1、Wnt3a的表达，并最终促进β-catenin的大量累积，导致Wnt信号通路的激活，这可能是督脉电针促进内源性神经干细胞增殖并向神经元细胞分化的机制之一。徐家淳等[32]观察火针对脊髓损伤Wnt/βcatenin通路的调控作用，火针组Wnt3a和β-catenin的基因表达量在7 d和10 d时均明显高于模型组，差异具有统计学意义(P＜0.05);且火针组大鼠在治疗后各时间点 BBB评分明显高于模型组，差异具有统计学意义(P＜0.05)，表明火针疗法可调控 Wnt3a和β-catenin基因的表达，推测火针可能通过调控Wnt通路促进神经干细胞增殖分化以达到SCI修复的目的。邓悦宁等[33]研究发现，电针“大椎”“次髎”穴后，电针组大鼠脊髓组织中 Wnt-1、β-catenin和神经基因蛋白1(Ngn1)的表达上调，而SCI大鼠膀胱基础压力、最大压力及漏尿点压力显著降低，膀胱容量和顺应性显著升高，大鼠排尿功能明显改善，且电针组大鼠 BBB评分显著高于模型对照组和电针对照组(P＜0.01)，认为其作用机制可能是电针通过促进Wnt-1、β-catenin等蛋白的表达，激活经典 Wnt/β-catenin信号通路实现的。

5 针灸对Notch信号通路的调控

Notch信号通路是一条广泛存在于动物体内保守的信号通路系统。Notch主要通过“旁侧抑制机制”介导分化抑制信号，其不仅可调控细胞的生长发育及凋亡，且与神经干细胞的增殖和分化密切相关[34]。

夏铂等[35]发现，回医烙灸疗法可下调 SCI大鼠局部Presenilin1、Hes1蛋白的表达，抑制Notch信号通路的表达，进而促进内源性神经干细胞向神经元细胞和少突胶质细胞分化，抑制其过度分化为星形胶质细胞，促进脊髓损伤神经的修复。姚海江[31]研究亦发现，督脉电针可抑制SCI大鼠损伤后局部Notch信号通路配体 Delta1的表达，经过系列级联反应，抑制 Notch信号通路的过度激活，进而抑制其下游基因 Hes1、Hes5的表达，这可能是SCI后督脉电针促进神经干细胞向神经元细胞、少突胶质细胞分化，同时抑制神经干细胞过度分化为星形胶质细胞的机制之一。时素华等[36]发现，电针可显著降低大鼠 SCI后脊髓组织内信号通路基因notch1、早老素1(ps1)mRNA的表达，抑制神经干细胞(NSC)向胶质细胞分化，促进SCI的恢复。Geng X等[37]发现，电针命门、大椎穴后可明显下调SCI大鼠局部Notch1、Notch3、Notch4及Hes1 mRNA的表达，抑制脊髓内增殖的神经干细胞向星形胶质细胞分化，从而避免了星形胶质细胞阻碍SCI修复。

6 结语

综上，针灸干预 SCI后的继发性损伤以及神经再生过程与数条神经细胞凋亡或再生的相关信号通路密切相关，通过干预这些信号通路，可以达到抑制细胞凋亡、促进神经修复与再生。从目前的研究来看，尽管基于信号通路研究针灸治疗 SCI作用机制的文献颇多，但仍存在诸多不足，①针灸干预 SCI是一种立体网络调控的过程，其治疗是多靶点、多层次、多途径的，但大部分都仅从单靶点或单一层面上进行研究，较为片面，缺乏对作用机理的整体研究，且样本容量不足、可重复性不高，即缺乏大样本、综合性的探索。②实验取穴多有不同，手法运用、穴位配伍随人而异，这无疑会影响研究结果，因此未来的研究应尽可能在密切结合临床的基础上，规范取穴、手法进行研究，以阐明所取腧穴、操作手法等因素对针灸调控信号通路的影响。③目前文献，多以电针或单纯针刺刺激为主，而其他诸如灸法、温针灸、针灸并用等针灸疗法治疗SCI的研究文献则较少，因此今后有必要对其他针灸疗法治疗SCI的作用机制进行研究。

总之，针灸治疗对 SCI修复的作用机制研究仍有相当大的探索空间，故未来有必要进行全面、系统、深入的探讨，以期更好地为临床治疗提供理论依据。