盆底康复治疗电生理机制

洪莉，何勇

女性盆底功能障碍性疾病(female pelvic floor dysfunction，FPFD)是指各种病因导致盆底支持结构缺陷、损伤及功能障碍所造成的一类疾病，主要表现为尿失禁(urinary incontinence，UI)、盆腔器官脱垂(pelvic organ prolapse，POP)、大便失禁及性功能障碍。FPFD的发病率随着年龄的增长而增高，其中POP及压力性尿失禁(stress urinary incontinence，SUI)的发病率占FPFD总体发病率的80%。据Xue K[1]、Pang H[2]和Zhang C[3]等学者报道，我国成年女性UI总体患病率在8.7%～69.8%之间，POP总体患病率约为9.6%，性功能障碍的患病率约为 29.7%，POP或SUI接受手术治疗的终生风险高达11%[4]。我国人口基数庞大，随着人口老龄化加剧及生育政策的开放，FPFD风险人群增加[5-6]。FPFD的治疗分为手术及非手术治疗，其中非手术治疗是针对盆底组织进行的物理、化学、生物学等多种方式干预的保护及修复治疗，可改善肌力与组织电生理状态，促进女性盆底功能恢复，减轻器官脱垂、膀胱过度活动等相关症状[7-8]。目前，已有多种电生理治疗方法已在临床应用，但其机制尚未系统阐明。本文就国内外已有的女性盆底康复治疗电生理相关机制进行综述，为FPFD治疗和机制研究提供参考。

1 调节细胞外基质重构

阴道前壁、盆底韧带组织和筋膜的薄弱是FPFD发生发展的重要原因[9]。韧带、筋膜和阴道前壁的主要成分是纤维结缔组织。结缔组织含有胶原蛋白、弹性纤维、蛋白聚糖和糖蛋白，共同形成称为细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的粘弹性基质，ECM重塑是盆底功能障碍发病机制中的重要一步[10]。胶原纤维含量和排列结构的改变会显著影响盆腔内筋膜的拉伸强度，减少其对膀胱颈部和膀胱底部的支撑作用，引发SUI[11]。

成纤维细胞是纤维结缔组织最重要的细胞成分，在合成胶原纤维、调节ECM中具有重要作用[12]。在本团队的前期研究中，使用阴道扩张法构建了SUI小鼠模型，发现SUI小鼠中胶原蛋白Ⅰ和Ⅲ的表达水平显著降低，而电刺激(electrical stimulation,ES)疗法增加了SUI小鼠的胶原蛋白含量，缓解了小鼠SUI症状。进一步分析发现，ES导致TGFβ1-Smad2/3通路激活，TGF-β1、p-Smad2和p-Smad3蛋白上调，促进胶原再生，从而起到治疗小鼠SUI的作用[13]。由于胶原蛋白I和III在维持组织拉伸强度和机械稳定性方面起着重要作用，增加胶原蛋白沉积可以恢复正常的盆腔组织结构和功能，从而对SUI产生治疗效果。ES可以改变细胞内Ca2+浓度。Ca2+作为广泛分布在细胞中的第二信使，能调节细胞增殖、分化、死亡等生物活性。在成纤维细胞中，参与合成和分泌胶原蛋白的主要钙通道是L型和T型通道。以T型钙通道为例，其分为CACNA1G、CACNA1H和CACNA1I3亚型，又称Cav3.1、Cav3.2和Cav3.3[13-14]。深入研究后发现，ES激活小鼠成纤维细胞Cav3.2钙通道，使细胞内Ca2+增加激活calpain2，随后切割talin1形成Cleaved-talin1，Cleaved-talin1与细胞内整合素亚基结合后暴露整合素细胞外结构域和配体之间的结合位点，从而导致细胞外结构域改变和整合素β1激活，最后通过TGFβ1上调胶原蛋白Ⅰ/Ⅲ的生成[14-15]。ES刺激后成纤维细胞内增加的Ca2+不仅激活calpain2，还促进Smad2/3核易位增加，上调Akt和GSK3β磷酸化水平从而促进Akt/GSK3β信号通路的激活，促进小鼠阴道前壁成纤维细胞的增殖和活化[16]。此外，经阴道ES促进小鼠阴道前壁中的PCNA和α-SMA表达，成纤维细胞细胞周期蛋白B1和细胞周期蛋白D1表达水平升高[16]。PCNA是一种参与细胞周期调节的蛋白质，并参与DNA复制，其上调表明ES后成纤维细胞的增殖和活化，可能是ES治疗SUI的机制。

2 改善盆底肌功能

盆底肌结构和功能异常是FPFD发生发展的重要组织学机制，ES治疗在改善盆底肌功能上的作用已得到临床研究证实[17]，但目前相关的机制研究尚少，潜在机制表现在以下四个方面：① 调节肌细胞的电活动。徐运茹[18]通过对125例产后盆底功能障碍患者的对照研究发现，ES通过适宜强度的电流调节盆底肌的肌电从而改善盆底肌的收缩功能。体外实验中，ES刺激降低了C2C12肌管中的Na+和K+电化学梯度，与肌肉收缩时Na+/K+-ATP酶激活后造成的Na+、K+电化学梯度相同[19]，这可能是ES调节肌电改善盆底肌收缩功能最为直接的作用。② 影响肌细胞能量代谢。ES以频率依赖性方式通过pannexin-1通道从肌肉纤维中释放三磷酸腺苷 (adenosine triphosphate，ATP)，细胞外激活的ATP最终调节基因表达的信号，并能够通过激活P2Y受体、磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)、Akt和AS160来增加葡萄糖转运[20]。同时，Yue Y等[21]研究发现ES增强了肌管裂解物或肌组织中Axin1和AMPK的相互作用，以AMPK依赖性方式上调C2C12肌管和小鼠腓肠肌中的总细胞Axin1水平，通过AMPK/Axin1-Rac1信号通路介导骨骼肌葡萄糖摄取。③ 调节肌纤维类型。骨骼肌的ES刺激可以产生代谢酶和收缩蛋白基因表达的变化，从而导致肌纤维从快到慢的表型转变。ES诱导C2C12细胞分化的表型发生变化，表现为快肌纤维标志物MyHC-IIb下调，伴随着胰岛素样生长因子2(insulin growth factor 2，IGF-2)mRNA水平下调和IGFBP-4 mRNA水平上调[22]。④ 改善肌肉组织微循环。ES不仅通过直接作用于肌细胞本身，还可以通过调节肌肉组织微循环改善肌肉功能，促进血管的开放或毛细生成，增加肌肉组织中的血流量[23-24]。在10 Hz的频率刺激下，肌肉中毛细血管数量增加，同时伴随毛细血管动脉化增加小动脉数量[25]。运动神经电刺激引起肌肉收缩，促使K+-ATP通道激活和NO释放，促使小动脉扩张[26]。Kadda B[27]对4例雷诺病患者和2例糖尿病多发性神经病患者，进行2～5 Hz TENS远程刺激30～45 min使寒冷肢体的外周血管显著扩张，远端肢体表面温度升高7～10℃。然而，Camargo AL等[28]发现经阴道盆底功能性ES并未改变大鼠尿道周围血管数量，但显著增加尿道周围肌肉厚度。说明ES在改善盆底循环同样具有明显作用，但似乎仍存在一定争议。

3 促进盆底神经损伤修复

阴部神经作为周围神经，其损伤和再生过程十分复杂，涉及雪旺氏细胞(schwann cells，SCs)的变性、增殖和迁移；巨噬细胞向损伤区定向趋化，吞噬变性SCs和崩解髓鞘；神经元轴浆的运输与轴突的再生等方面的变化，其间有多种细胞因子、细胞骨架成分以及细胞间的信号分子参与和调控[29]。ES可促进人和大鼠神经延迟修复后的神经再生，加速轴突生长及损伤的神经元功能恢复[30-31]，且阴部神经电刺激治疗SUI已在大鼠模型中得到证实[32-33]，但确切机制不清。

ES通过直接调节神经元信号、促进神经元轴突再生发挥作用。有研究者提出，ES可模拟轴突损伤时传播的逆行钙波，引发启动细胞的自主再生机制，即ES通过加速轴突穿过损伤部位进入损伤远端神经节段的神经内管的过程来增强早期再生，而抑制电压门控钙通道或抑制神经元内质网钙释放，阻断这种钙波，会阻止轴突再生[34-36]。在神经元细胞体中，ES 可增加脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor，BDNF)及其高亲和力受体酪氨酸激酶受体B(tyrosine kinase receptor B，TrkB)的表达，上调关键再生相关基因(regeneration associated genes，RAGs)，促进轴突生长[37-39]。ES可通过钙依赖性机制上调BDNF和trkB并通过环AMP (cAMP) 途径增加RAGs如 Tα1 微管蛋白和生长相关蛋白43 (growth associated protein-43，GAP-43)。BDNF依赖性磷酸二酯酶抑制cAMP降解也维持cAMP水平升高[40]。cAMP通过激活cAMP 反应组件结合蛋白 (cAMP response element binding，CREB)，抑制p75-Nogo受体 (p75-NgR) 途径中的Rho蛋白，以及上调Tα1微管蛋白，增强细胞骨架组装[41-44]。由于这些反应在神经元细胞体进行，因此抑制轴突中ES部位的逆行动作电位传播消除了ES对周围神经再生的有益作用[45]。Jiang HH等[33]使用大鼠阴部神经挤压模型证实阴部神经ES增加Onuf核 BDNF和βII-微管蛋白的表达，改善阴部神经挤压引起的SUI症状。本课题组在前期研究证实，ES可以促进DRGs分泌谷氨酸，导致SCs细胞内钙水平升高和衍生的外泌体分泌增加，增加神经细胞的活性，这可能是ES治疗SUI的重要机制之一[46]。

BDNF不仅在运动神经元和背根神经节神经元中产生，其在SCs中的生成分泌对正常发育、突触可塑性同样至关重要[40]。体内外研究显示，ES可通过电压门控通道介导钙离子内流，从而激活下游ERK途径介导BDNF合成，增强体内受损轴突的髓鞘再生[38,47]。此外，ES也可上调SCs中其他神经营养因子的表达，如神经生长因子(nerve growth factor，NGF)[47-48]。ES通过T型电压门控钙通道诱导钙流入触发细胞胞吐作用，诱导SCs释放NGF，促进受损神经的存活和生长[49]，表明ES可能通过调节的SCs功能变化在阴部神经损伤相关SUI的治疗中发挥作用。

4 小结与展望

盆底电生理治疗具备无创、经济、有效的优点，适用于轻中度FPFD患者，尤其是针对有手术禁忌证的老年人群，可减少手术创伤，减轻治疗的经济压力，提高患者生活质量。综合目前已有的研究，电生理治疗机制复杂多样，主要是通过调节组织的生物电活动，影响细胞蛋白合成、促进损伤修复、改善肌肉收缩、稳定盆底组织构架，多水平调节盆底组织生物活性，在改善盆底组织功能中表现出明显的治疗优势与应用价值。目前，临床应用的多种ES疗法对盆底神经、肌肉及筋膜韧带展现出明显的治疗效果，深入研究盆底电生理疗法相关机制，探索更为科学、有效的电生理治疗方式，建立标准化、个体化的电生理治疗体系将是未来研究的重点。