基于突触可塑性针刺治疗脑卒中后认知障碍的研究进展

夏金言，林如辉

（1.福建中医药大学中西医结合研究院，福建福州 350122；2.福建省中西医结合老年性疾病重点实验室，福建福州 350122）

脑卒中（stroke），简称卒中，中医称中风（apo‐plexy），是一种常见的急性脑血管病。调查显示，我国卒中发病年龄趋于年轻化[1]，平均发病年龄在65岁左右，其中缺血性卒中（ischemic stroke）的发病率持续上升。卒中后认知障碍（post-stroke cognitive impairment，PSCI）是影响1/3中风幸存者的后遗症之一，且大概率最终进展为痴呆，随着预期寿命的延长，严重影响患者的生活质量，因而成为当前国际卒中领域的研究热点[2]。

脑卒中发生后神经功能缺损，可通过神经保护作用以及突触再生等机制来调节，促进PSCI的神经功能恢复，进而减缓疾病进展。近年来，中医药治疗PSCI有了较大的进展，针刺疗法对神经功能的恢复具有促进作用。本文从针刺影响脑卒中后突触可塑性的方面进行综述。

1 针刺的脑保护作用

中医学认为：“脑为元神之府”，“头为诸阳之会”，头部通过经络与脏腑相关联，刺激头穴可以升阳开窍、醒脑益智。针刺是脑血管疾病治疗的常用手段，对早期康复有着积极的治疗效果[3-4]。脑缺血再灌注损伤（cerebral ischemia reperfusion injury，CIRI）是缺血性脑卒中的主要并发症，炎症反应、细胞凋亡、细胞信号转导通路的激活或抑制等是脑缺血后引起CIRI的重要原因[5]。方晨晨等[6]研究发现，电针“百会”、“大椎”穴可以减小脑梗死体积，促进抗炎因子IL-4并抑制促炎因子TNF-α的表达，抑制缺血再灌注区的炎症反应，促进神经功能恢复。王文秀等[7]研究发现，“醒脑开窍”针法可以抑制大脑中动脉阻塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）模型大鼠血清及脑组织中炎症因子ICAM-1、MMPs-9的表达，实现对脑组织的保护作用。叶涛等[8]研究证实，针康法能有效抑制脑缺血后caspase-8、caspase-3活化介导的细胞凋亡，上调c IAP1表达水平，保护血管及神经元，改善CIRI神经功能缺损。一些研究表明，电针能有效抑制NF-κB介导的信号通路，调节抑制IL-1β和IL-6等促炎因子的释放以及小胶质细胞受体TLR4等的表达，针刺的抗炎作用与小胶质细胞的激活密切相关[9-10]。针刺对损伤脑组织的保护是一个十分复杂的过程，而突触的可塑性贯穿于脑卒中后神经功能康复的全过程，针刺在改善神经损伤、促进神经功能恢复等方面有着重要作用。

2 突触可塑性与神经功能

突触在大脑存储信息的能力方面起着基础性的作用。突触可塑性是学习和记忆的细胞基础，影响着突触连接和神经回路的形成，最终导致行为或功能的获得或丧失[11]。海马体对记忆的形成和中短期存储至关重要，是学习和记忆的重要区域[12]。长时程增强（long-term potentiation，LTP）和长时程抑制（long-term depression，LTD）被认为是包括海马在内的几个脑区突触可塑性现象的电生理表现，LTP表现为突触效率的增加，LTD表现更长时间的低频刺激导致突触效率的降低，其中钙离子在突触可塑性中起着关键作用[13]。谷氨酸作为主要的神经递质，谷氨酸能传递被认为是形成新突触、稳定突触接触和结构突触可塑性的重要一步[14]。Tan等[15]研究发现，在LTP期间，谷氨酸受体相互作用蛋白GRIP1的丢失会阻止活性诱导的突触AMPAR积累，表现出受损的海马LTP，发生学习和记忆障碍。在神经元-胶质细胞信号机制中，由海马神经元亚群表达的细胞因子IL-33参与小胶质细胞驱动树突棘可塑性和记忆精确度的调节，神经元IL-33或小胶质细胞IL-33受体的丧失也会导致突触可塑性受损[16]。最近的研究发现，淀粉样前体蛋白APP家族的缺失也会影响脑内神经元的兴奋性和突触可塑性的调节[17]。神经调节机制是多样的、动态的，突触异常现在被认为是各种神经和精神疾病的主要病因，突触的可塑性可发生在多个水平上，从神经发生到突触连接的调整，并调节神经元网络的结构和功能。因此神经功能缺损的恢复和改善与突触可塑性密切相关，其机制需要不断地探索和研究。

3 针刺对突触可塑性的影响

3.1 针刺对突触结构可塑性的影响

脑为元神之府，主宰一切生命活动，包括认知功能、运动功能等。针刺作用于人体腧穴，可以激发经气，调和阴阳。现代医学认为，大脑的可塑性是脑卒中康复的理论基础，神经可塑性参与了脑损伤的修复过程，针刺能够调节突触可塑性[18]，构建神经回路，促进突触重建。宋长明等[19]通过观察电针“百会”、“神庭”对缺血再灌注大鼠海马CA1区突触超微结构的影响发现，电针治疗使突触数量和突触囊泡增多，改善了突触超微结构。Lin等[20]研究发现，电针促进了MCAO模型大鼠海马中BDNF及其受体TrkB的表达，且突触后密度蛋白PSD-95蛋白表达上调，诱导了神经棘突的再生，促进突触结构的可塑性。Cai等[21]发现，电针治疗可通过上调突触蛋白（例如突触素和PSD-95）的表达以及减少超微结构降解来提高5XFAD小鼠的突触可塑性。Zhao等[22]研究发现，针刺可改善痴呆小鼠海马微环境，促进SAMP8小鼠的神经再生和突触形成，突触素表达上调，增强突触可塑性，改善痴呆小鼠学习和记忆功能的神经网络。樊竹等[23]通过观察头穴丛刺法对MCAO大鼠的突触形态可塑性的影响发现，突触后致密物厚度和突触间隙的宽度明显增加。突触结构可塑性的变化与突触的再生是同步的，针刺可以改变突触数量、密度以及分布情况等，进而影响神经生长，通过修复和再生以及突触重塑等改善突触超微结构。

3.2 针刺对突触功能可塑性的影响

针刺结合认知训练，尤其是头针结合认知训练，可以更有效地促进神经功能恢复[24]，进而进行整体调节产生协同效应。神经胶质细胞被认为是突触上神经元的活跃伙伴，对中枢敏化起着重要作用。有证据表明，针刺可以通过下调谷氨酸、上调GABA等参与上行兴奋通路和下行痛觉调节系统保护神经元[25]。王建勋等[26]通过研究针刺“百会”对缺血后损伤皮质GABA能神经元功能的影响发现，针刺治疗对GABA能神经元突触反应损伤具有保护作用。电针“百会”、“印堂”可以调节海马CA1区5-羟色胺（HT）相关受体的表达，诱导LTP，从而促进突触可塑性[27]。Luo等[28]通过观察针刺的抗抑郁作用及对谷氨酸能神经传递的影响发现，电针增加了海马和前额叶皮层中神经胶质谷氨酸转运蛋白EAAT2的表达，提出了突触可塑性的潜在机制。Ye等[29]研究发现，针刺可以诱导海马多巴胺的释放和受体D1/D5的激活，上调LTP，改善VD所致的认知障碍。Protto V等[30]发现，电针通过保留进入海马束的胆碱能纤维的数量，恢复MS神经元中ChAT的产生及NGF代谢正常化，并有效地改变TrkA介导的胆碱能神经元的潜在反应性。突触功能可塑性与突触信号传递密切相关，针刺治疗可以从5-羟色胺能、谷氨酸能、GABA能、多巴胺能和胆碱能突触等多角度研究其参与调控的生物学机制，实现多靶点促进大脑重构和修复。

4 针刺对脑卒中后认知障碍的影响

目前许多研究发现，针灸或电针疗法可以有效地改善卒中后患者的认知障碍[31]。在神经退行性疾病的治疗方面，针刺通过参与相关炎症反应、细胞凋亡、信号转导通路、miRNAs表达等，调节突触的可塑性，从而改善认知障碍等功能。

4.1 炎症反应与突触可塑性

神经炎症是缺血性卒中后继发性损伤的主要原因，炎性小体在其中发挥关键作用。Sha等[32]通过研究电针“外关”、“足三里”对MCAO大鼠神经炎症的作用机制发现，炎性小体NLRP3水平的降低，可减轻脑缺血/再灌注相关的炎症损伤。Li等[33]研究发现，针刺治疗可以改善突触的可塑性和LTP诱导的受损，抑制NMDAR异常表达，NLRP3炎性体表达下调，进而改善小鼠海马的神经炎症反应，减轻认知功能缺陷。Jittiwat[34]研究发现，激光针刺“百会”后，海马中的IL-6水平明显降低，增加了海马神经元的密度，从而调节突触的可塑性，其抗炎作用改善了局灶性缺血大鼠的认知和运动功能障碍。Xu等[35]研究发现，电针“百会”、“合谷”、“太冲”，可诱导局灶性脑缺血再灌注大鼠小胶质细胞髓样细胞受体TREM2的表达，下调TNF-α、IL-1β和IL-6的表达，改善神经炎性损伤。通过针刺的抗炎作用影响神经元细胞数量、密度等进而调节神经元突触的可塑性，最终改善神经功能损伤，发挥脑保护作用。

4.2 细胞凋亡与突触可塑性

脑缺血发生后，缺血中心细胞死亡，缺血半暗带则出现较多的细胞凋亡。张松江等[36]研究发现，电针“百会”、“风府”、“肾俞”能够抑制海马神经元凋亡，下调Caspase 3和Bax蛋白的表达水平，改善学习记忆能力。在脑组织中，CREB与学习、记忆和树突传播有关，Lin等[37]通过观察针刺“百会”、“神庭”激活CREB磷酸化与抗细胞凋亡间的关系发现，p-CREB和Bcl-2的mRNA表达水平上调，Bax的mRNA表达水平下调，改善了认知功能障碍。Yang等[38]研究发现，针刺可以降低脑缺血细胞中ROS的产生，并减少海马羟基自由基的生成，抑制细胞凋亡。Liu等[39]研究发现，电针通过多种细胞途径如JNK、ERK1/2和P38抑制神经元自噬和细胞凋亡，上调Bcl-2/Bax的比例，减轻细胞膜和线粒体损伤，改善脑缺血再灌注损伤大鼠神经元的细胞和超微结构。Sun等[40]研究发现，电针“百会”、“曲鬓”可以抑制脑缺血再灌注损伤大鼠的内质网应激，下调Bax/Bcl-2比值并阻止caspase-12，caspase-9和caspase-3活化来抑制细胞凋亡，减轻神经功能损伤。针刺对脑缺血再灌注损伤后的保护作用主要是降低缺血缺氧的脑细胞的凋亡率，通过抑制神经元细胞凋亡相关因子的活性调节突触结构的可塑性，促进神经元再生，但针刺的抗凋亡作用和对突触超微结构影响的机制仍需通过深入研究阐明。

4.3 信号转导通路与突触可塑性

针刺可以通过调控不同信号转导通路来改善脑损害的程度。Lan[41]等研究发现，针刺通过抑制TLR4/NF-κB信号通路，降低促炎细胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6的表达，减少脑梗死体积并改善神经功能缺损。Wang等[42]观察电针对突触功能及PI3K/AKT/GSK-3β通路的影响发现，刺激提高了PI3K/AKT信号通路的激活水平，促进了GSK-3β的磷酸化失活，使海马CA1区相关突触、PSD95和GAP43的表达上调，改善大鼠突触可塑性和认知功能障碍。Xie等[43]采用电针“百会”、“神庭”治疗脑缺血再灌注损伤大鼠发现，电针可以抑制海马CA1区JAK2/STAT3信号的水平，抑制蛋白磷酸化，海马CA1区突触的数量明显增加，突触小泡分布丰富紧密，调节了突触的可塑性并改善缺血性卒中后记忆障碍。李洪亮等[44]通过电针MCAO大鼠“肝俞”、“肾俞”激活Ephrin B2/Eph B2信号通路观察到，梗死灶周突触重塑相关因子Ephrin B2/EphB2，Rac-1和MAP-2表达上调，促进了突触结构及功能重塑。基于上述多种调控机制，针刺可以从多靶点、多信号转导途径影响突触的可塑性，但各信号通路的组成、结构十分复杂，不同信号通路之间是否存在联系以及与突触可塑性的关系仍需大量研究来证实。

4.4 miRNAs与突触可塑性

miRNAs是小的非编码RNA，是导致多种神经系统疾病发病的分子基础，参与脑血管疾病的发展，对神经保护和突触可塑性起重要作用。Zhou等[45]研究发现，大鼠神经元和皮层中miR-191a-5p的上调加重了神经元损伤，并在缺血/再灌注损伤后部分逆转了电针治疗的神经保护作用；而miR-191a-5p的下调减少了梗死体积，并可改善神经学评分。Liu等[46]通过观察miR-134介导的LIMK1对海马突触可塑性的影响发现，针刺“百会”、“神庭”可以降低miR-134的表达来激活突触LIMK1蛋白的表达和磷酸化，增加了MICD大鼠海马中树突棘的密度及海马CA1突触的数量，从而改善缺血性卒中大鼠的认知功能障碍。何灏龙等[47]研究发现，针刺结合亚低温法可促进大鼠缺血侧海马区mir-34c-5p表达上调，显著减少脑梗死面积。Deng等[48]研究发现，电针“百会”可以调节缺血性卒中后miR-181b对pirb mRNA的靶向作用，促进突触数量增加且神经突向外生长，增强卒中后神经行为功能的恢复。针刺可以通过表观遗传调控作用于其靶标，miRNAs是突触可塑性的重要转录后调节剂，在中枢神经系统中执行许多与受损神经的再生和修复有关的生物学功能，但与突触结构与功能可塑性相关的研究甚少。对miRNAs进行深入研究可作为进一步阐明针刺与突触可塑性作用机制的新策略。

5 小结

综上所述，国内外研究者的一系列研究表明，针刺疗法对脑卒中后突触的可塑性具有良好的促进与恢复作用，能够增强突触传递，促进突触的重建和突触联系。在这些研究中发现，表观遗传调控对于突触的可塑性至关重要，是神经功能恢复的重要策略，然而对改善脑卒中后认知功能障碍的作用机制尚不明确。近年来，对突触可塑性相关分子以及多个信号转导通路的研究仍是研究人员关注的重点，但从客观可视化角度看，针刺作用对神经元生长、突触数量、突触密度等超微结构变化影响的机制尚未完全阐明，不同穴位针刺疗法间的差异性也需要进一步研究探讨，从而为临床应用针刺疗法促进脑卒中患者的早期康复提供一定的科学依据。