針刺對(duì)腦突觸可塑性影響的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展

勾明會(huì),佘燕玲,孫亞男,徐世芬

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針刺對(duì)腦突觸可塑性影響的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展

勾明會(huì)1,佘燕玲2,孫亞男1,徐世芬1

(1.上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬市中醫(yī)醫(yī)院,上海 200071;2.廣州中醫(yī)藥大學(xué),廣州 510405)

該文回顧了近年來針刺對(duì)腦突觸可塑性影響的實(shí)驗(yàn)研究,從突觸結(jié)構(gòu)、突觸效能、突觸素和突觸相關(guān)蛋白方面闡述了針刺對(duì)神經(jīng)突觸可塑性的作用,從突觸可塑性方面總結(jié)了針刺對(duì)腦病的作用機(jī)制,旨在促進(jìn)針刺防治腦病方面作用機(jī)制的不斷發(fā)現(xiàn),從而更好地為臨床應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

針刺療法;突觸可塑性;綜述

一般來說,高等動(dòng)物的腦神經(jīng)細(xì)胞壞死之后,會(huì)喪失原有的神經(jīng)結(jié)構(gòu)和傳遞功能。但有研究稱[1],腦在一定條件下具有可塑性即腦神經(jīng)在功能和結(jié)構(gòu)上有自我修復(fù)的能力,即腦可塑性。這個(gè)研究為國內(nèi)外醫(yī)務(wù)工作者治療精神神經(jīng)系統(tǒng)疾病開啟了新思路。腦可塑性主要表現(xiàn)為突觸的可塑性[2],它包括在一定的條件下增減突觸數(shù)目、調(diào)整功能、改變形態(tài)的能力,以及突觸傳遞效能的變化和突觸結(jié)構(gòu)的改變。在一定程度上,突觸的可塑性不僅反應(yīng)了神經(jīng)系統(tǒng)回路的可塑性,也反應(yīng)了學(xué)習(xí)能力的可塑性和行為的可塑性[3]。

中醫(yī)學(xué)認(rèn)為,針刺具有對(duì)機(jī)體良性調(diào)節(jié)作用。通過刺激穴位,經(jīng)過經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)或者神經(jīng)系統(tǒng)將信息傳遞到大腦,從而調(diào)節(jié)機(jī)體以達(dá)到陰陽平衡。近年來,國內(nèi)外學(xué)者就針刺對(duì)神經(jīng)突觸可塑性的作用進(jìn)行了深入研究。發(fā)現(xiàn)針刺通過調(diào)節(jié)突觸的效能、結(jié)構(gòu)、突觸素以及突觸相關(guān)蛋白來影響突觸可塑性。本文就近年來國內(nèi)外對(duì)針刺調(diào)節(jié)神經(jīng)突觸可塑性的研究進(jìn)展總結(jié)歸納如下。

1 突觸結(jié)構(gòu)方面

突觸的結(jié)構(gòu)可塑性是形成新的突觸聯(lián)系的生物學(xué)的過程[4],主要表現(xiàn)在細(xì)胞的粘附能力、細(xì)胞骨架動(dòng)態(tài)變化和樹棘突的形成過程等,針刺對(duì)于大鼠腦突觸結(jié)構(gòu)的影響則主要體現(xiàn)在突觸的神經(jīng)發(fā)育方面。汪幗斌等[5]在研究中發(fā)現(xiàn),大鼠在腦缺血受損后,導(dǎo)致許多突觸結(jié)構(gòu)受損甚至崩潰,電針則可通過縮短殘存的突觸前、后膜距離來代償丟失的突觸傳遞功能。同時(shí),電針百會(huì)、大椎5星期后,突觸的體密度、突觸界面曲率減少,提示電針也可以保護(hù)與改善腦缺血模型大鼠皮質(zhì)的神經(jīng)突觸結(jié)構(gòu)。關(guān)建軍等[6]則從針刺的“益氣活血方”著手,選取改良Pulsinelklli-4血管阻斷法致血管癡呆性大鼠模型,針刺其百會(huì)、膈俞、氣海、三陰交、膻中穴,發(fā)現(xiàn)它們的突觸數(shù)量密度值、突觸連接帶的面積均擴(kuò)大,說明針刺益氣活血法可保護(hù)大鼠海馬皮質(zhì)突觸結(jié)構(gòu)。頭穴透刺法作用于腦皮層的局部,不僅可改善相應(yīng)經(jīng)絡(luò)和頭部局部疾病,對(duì)于突觸可塑性也有一定影響。鄒偉等[7]采用百會(huì)透曲鬢的頭穴透刺療法,分別在光鏡、電鏡下觀察腦出血大鼠腦組織形態(tài)學(xué)的改變,發(fā)現(xiàn)針刺組大鼠突觸腫脹程度緩解明顯,腦組織壞死程度、水腫程度減輕,針刺可減緩炎性細(xì)胞的浸潤和神經(jīng)細(xì)胞核的固縮、空泡化。在促進(jìn)髓鞘形成的作用研究方面,段建鋼等[8]建造缺血性腦卒中大鼠模型,使用Pal-weight染色法觀察髓鞘的再生、檢測髓鞘堿性蛋白的表達(dá),發(fā)現(xiàn)針刺可以促進(jìn)缺血性腦卒中大鼠大腦髓鞘的再生和髓堿性蛋白的表達(dá)。電刺激療法作為一種可促進(jìn)神經(jīng)康復(fù)的物理療法,已應(yīng)用于臨床,可增強(qiáng)突觸可塑性變化。侯雪民等[9]發(fā)現(xiàn),隨著時(shí)間推移,突觸界面結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生的動(dòng)態(tài)變化是腦缺血的病理機(jī)制之一。電針可在腦缺血早期抑制因其導(dǎo)致的突觸的退化和崩解,促進(jìn)突觸的重建和突觸聯(lián)系,并于不同的時(shí)間從突觸界面的結(jié)構(gòu)參數(shù)方面促進(jìn)突觸可塑性的形成,因而可認(rèn)為電針在腦缺血損傷的各段期間均起著明顯的突觸重建作用。在針刺對(duì)于腦突觸產(chǎn)生效應(yīng)機(jī)制的效應(yīng)研究上,封敏[10]認(rèn)為,針刺可影響AD模型小鼠海馬神經(jīng)元突觸結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)AD模型小鼠神經(jīng)康復(fù)的機(jī)制則是通過調(diào)控海馬神經(jīng)元AMPA受體數(shù)量和亞基的組成來實(shí)現(xiàn)的。

2 突觸效能方面

根據(jù)突觸功能可塑性變化的性質(zhì)不同,可將其分為長時(shí)程增強(qiáng)(long term potentiation,LTP)和長時(shí)程抑制(long term depression,LTD),它們均能選擇性修飾行使突觸功能,使其傳遞效能增強(qiáng)亦或減弱,因而促進(jìn)大腦貯存大量信息。有研究發(fā)現(xiàn)[4],如果用激酶抑制劑阻斷晚期的LTP,會(huì)使大鼠喪失訓(xùn)練形成的長時(shí)程記憶。這些結(jié)果指出,LTP可能是形成記憶的分子基礎(chǔ)。此外,精神遲滯性和神經(jīng)退行性疾病患者的腦內(nèi)均記錄到了異常的LTP,發(fā)現(xiàn)他們的神經(jīng)元樹突、棘突數(shù)量減少,形態(tài)出現(xiàn)畸變或萎縮。因此,進(jìn)一步研究大鼠腦內(nèi)突觸可塑性的分子機(jī)制,對(duì)于學(xué)習(xí)和記憶的神經(jīng)基礎(chǔ)研究有重要意義。

景向紅等[11]在針刺治療糖尿病合并腦缺血大鼠時(shí)采用了細(xì)胞外微電極記錄技術(shù),選取模型大鼠百會(huì)、雙側(cè)三陰交、脾俞或百會(huì)、雙側(cè)腎俞、足三里,之后在高頻率刺激下觀測到大鼠PS波幅和斜率呈上升趨勢,提示針刺療法可促進(jìn)糖尿病合并腦缺血大鼠LTP效應(yīng)降低,學(xué)習(xí)記憶改善作用機(jī)制則是通過此針刺療法改善LTP的作用,增強(qiáng)突觸的可塑性變化而實(shí)現(xiàn)的。在電針促進(jìn)突觸效能可塑性方面,陳淑麗[12]從針刺百會(huì)、大椎干預(yù)早期缺血缺氧幼鼠的學(xué)習(xí)能力方面著手,于幼鼠的海馬CAI區(qū)記錄到刺激Schaffer側(cè)枝誘發(fā)的椎體細(xì)胞群峰電位,幼鼠的群峰電位在高頻刺激1 h后波幅增加、斜率增大,且突觸傳遞和突觸效率增強(qiáng)。提示針刺可能通過影響LTP效應(yīng),從而加強(qiáng)中樞神經(jīng)的突觸可塑性來提高學(xué)習(xí)記憶能力。有研究發(fā)現(xiàn)[13],嗎啡戒斷后大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力下降,LTP效應(yīng)表達(dá)降低。單次針刺治療對(duì)其有一定恢復(fù)作用,多次可完全恢復(fù)被損害的學(xué)習(xí)能力和LTP值,但電針效應(yīng)能被阿片受體抑制劑納洛酮所阻斷。同樣的關(guān)于針刺量的研究,徐振華等[14]有不同發(fā)現(xiàn)。他們?cè)诮o予腦缺血大鼠不同針刺治療中觀察到,治療2組(每日針刺2次)比治療1組(每日針刺1次)EPSP的L/0曲線幅度降低,但PS的幅度無顯著性差異,針刺組LTD較其他組別降低。這表明針刺對(duì)缺血引起的大鼠海馬DG區(qū)的EPSP、PS的1/0曲線幅度的變化起到保護(hù)作用,并緩解因缺血造成的海馬DG區(qū)PS的LTP誘導(dǎo)的損傷,但不同的針刺量對(duì)于缺血大鼠海馬區(qū)LTP誘導(dǎo)作用無顯著性差異。

3 突觸素

目前研究發(fā)現(xiàn)[15],突觸素(P38 synaptophysin)與神經(jīng)系統(tǒng)可塑性密切相關(guān)。它是一種與突觸的結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān)的膜蛋白,幾乎存在于所有的突觸囊泡膜上,參與突觸囊泡的轉(zhuǎn)運(yùn)與排放,而當(dāng)突觸重建時(shí)它的表達(dá)會(huì)明顯增多。陳加俊等[16]報(bào)道閉塞性腦梗死大鼠的梗死灶周圍的皮層突觸素在針刺治療后有明顯變化,對(duì)側(cè)對(duì)應(yīng)皮層的表達(dá)同時(shí)也增加,表明針刺可通過突觸素促進(jìn)其可塑性變化。韓平等[17]在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)針刺長強(qiáng)穴可促進(jìn)突觸素分泌并行使功能,調(diào)節(jié)突觸的強(qiáng)度和神經(jīng)遞質(zhì)的釋放,影響FMR1基因敲除小鼠腦突觸可塑性,達(dá)到大腦功能的重組和代謝。

突觸素的密度和分布可以間接反映它在體內(nèi)的數(shù)量以及分布情況。在電針累積鎮(zhèn)痛作用效應(yīng)研究中,徐秋玲等[18]認(rèn)為海馬及下丘腦突觸素表達(dá)與這種針刺的鎮(zhèn)痛累積效應(yīng)密切相關(guān),神經(jīng)記憶的減退可減弱針刺鎮(zhèn)痛的累積效應(yīng)。針刺影響突觸可塑性的機(jī)制可能是通過酪氨酸激酶使突觸素磷酸化,從而調(diào)節(jié)內(nèi)源性谷氨酸的釋放來影響突觸的可塑性。體育訓(xùn)練可以增強(qiáng)突觸的可塑性,并可改善由于年齡增長造成的突觸素水平的降低情況。姜偉[19]采用運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練結(jié)合針刺的方法,觀察到腦梗死大鼠腦缺血損傷后,患側(cè)海馬CA3區(qū)存在明顯樹突結(jié)構(gòu)可塑性的變化,針刺配合運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可明顯促進(jìn)這種可塑性的改變,MAP-2、突觸素表達(dá)增加。且這兩者與學(xué)習(xí)記憶功能的恢復(fù)成正相關(guān),提示MAP-2和突觸素對(duì)于腦梗死神經(jīng)元變性和壞死,具有保護(hù)和修復(fù)的作用。

4 突觸相關(guān)蛋白

國際上,突觸相關(guān)蛋白GAP-43(growth associated protein 43)被視為研究神經(jīng)生長、損傷和神經(jīng)可塑性的首選分子探針,對(duì)于腦可塑性有重要意義。有研究報(bào)道[20],針刺通過影響外周和中樞神經(jīng)兩個(gè)層次的反應(yīng),從而激活神經(jīng)營養(yǎng)因子和突觸蛋白活性。突觸相關(guān)蛋白對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中軸突生長和突觸形成具有重要意義。當(dāng)腦損傷發(fā)生時(shí),GAP-43表達(dá)的增高是神經(jīng)再生過程的一個(gè)特征標(biāo)識(shí)。已有實(shí)驗(yàn)證明,大鼠局灶性腦缺血灶周圍的神經(jīng)組織出現(xiàn)GAP-43,免疫反應(yīng)物增多。許能貴等[21]發(fā)現(xiàn)GAP-43在大鼠腦缺血損傷后表達(dá)規(guī)律與前人不一致。腦梗死大鼠在缺血2星期時(shí)其GAP-43的表達(dá)明顯增高,但在缺血第5星期時(shí)缺血大鼠缺血損傷后GAP-43COD值降至正常水平線。電針能夠在時(shí)程上延長GAP-43的表達(dá),有助于中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的再修復(fù)。客蕊等[22]在報(bào)道頭穴叢刺法對(duì)急性腦梗死大鼠生長相關(guān)蛋白GAP-43和mRNA表達(dá)影響中提出,針刺療法可提高腦缺血后神經(jīng)功能,促進(jìn)肢體功能恢復(fù),同時(shí)增加GAP-43的表達(dá),促進(jìn)腦神經(jīng)細(xì)胞的可塑性調(diào)節(jié)。在電針干預(yù)缺血性腦損傷的試驗(yàn)中,劉波等[23]也證實(shí)了針刺的良性調(diào)節(jié)作用。他采用電鏡、光鏡、免疫組化方法等多種方法觀察組織病理學(xué)指標(biāo),發(fā)現(xiàn)針刺手足陽明經(jīng)前三里、后三里穴可顯著縮小腦梗死的面積,促進(jìn)軟化壞死灶內(nèi)新生毛細(xì)血管和膠質(zhì)細(xì)胞增生修復(fù),減少壞死灶周圍區(qū)水腫和炎癥反應(yīng),減輕神經(jīng)元缺血性損傷,并能使缺血半暗帶神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和細(xì)胞器結(jié)構(gòu)保持完整。唐勇等[24]從BDNF的角度,探討針刺促進(jìn)帕金森小鼠黑質(zhì)致密部的多巴胺神經(jīng)元的突觸可塑性細(xì)胞分子學(xué)基礎(chǔ)。他采用免疫組化以及原位雜交方法檢測到電針可促進(jìn)帕金森小鼠黑質(zhì)致密部的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子及其mRNA的表達(dá)。帕金森小鼠給予電針治療后,其BDNF表達(dá)得到誘導(dǎo)、增強(qiáng),而且,BDNF能使多巴胺促進(jìn)神經(jīng)元軸突新分枝的形成,向紋狀體生長,增加紋狀體中神經(jīng)末梢的分布。

5 小結(jié)

綜上所述,近年來國內(nèi)外學(xué)者從不同角度對(duì)針刺改善神經(jīng)突觸可塑性進(jìn)行了研究探討,并取得了初步進(jìn)展,為針刺的臨床應(yīng)用從不同角度提供了科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究依據(jù)。針刺對(duì)神經(jīng)突觸可塑性的調(diào)節(jié)作用,是研究針刺作用機(jī)制的切入點(diǎn)之一。目前,針刺對(duì)于突觸可塑性影響的研究主要應(yīng)用于腦缺血、腦梗死、血管性癡呆、抑郁癥、失眠等精神和神經(jīng)疾病,主要表現(xiàn)為調(diào)節(jié)突觸結(jié)構(gòu),影響突觸功能的LTD、LTP發(fā)揮作用,促進(jìn)突觸相關(guān)蛋白和突觸素的表達(dá)等方面。今后研究中,可以擴(kuò)大疾病研究范圍,研究應(yīng)該更加系統(tǒng)深入探討針刺對(duì)神經(jīng)突觸可塑性的調(diào)節(jié)機(jī)制,為針刺對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)保護(hù)作用提供科學(xué)依據(jù)。

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2013-04-20

R2-03

A

10.3969/j.issn.1005-0957.2013.12.1064

國家自然科學(xué)基金(81102636);上海市自然基金(10ZR142880);中華人民共和國教育部博士點(diǎn)基金(20103107120013);上海市衛(wèi)生局課題(2010L036A)

勾明會(huì)(1986 - ),女,2012級(jí)碩士生

徐世芬(1975 - ),女,副主任醫(yī)師,碩士生導(dǎo)師,Email: xu_teacher2006@126.com

1005-0957(2013)12-1064-03