針灸對機(jī)體代謝組學(xué)的影響機(jī)制探討及差異性比較※

張 馳 肖 玲 劉 濤 劉 密 張國山* 常小榮*

（1 湖南中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，湖南 長沙 410007；2 湖南中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院，湖南 長沙 410007）

代謝組學(xué) (Metabolmics)首次由Nicholson教授提出；主要是應(yīng)用核磁共振 (Nuclear Magnetic Resonance，NMR)等技術(shù)對生物體系（細(xì)胞、組織或生物體）代謝產(chǎn)物中相應(yīng)的生物標(biāo)志物進(jìn)行定量檢測分析[1-4]；以此發(fā)現(xiàn)其在受刺激時，涉及的代謝通路中關(guān)鍵的內(nèi)源性代謝產(chǎn)物的時間變化規(guī)律。簡而言之，代謝組學(xué)是一種以生物體系局部代謝的產(chǎn)物變化來反映出其整體代謝組學(xué)變化的系統(tǒng)生物學(xué)研究方法，最終來揭示生命活動代謝的本質(zhì)。

針刺與艾灸均是以經(jīng)絡(luò)腧穴理論為基礎(chǔ)，通過刺激人體的經(jīng)絡(luò)、腧穴或特定部位，以此來達(dá)到防治疾病目的的中醫(yī)外治療法。針刺是利用特制的金屬針具對特定腧穴進(jìn)行刺激，屬機(jī)械性刺激，具有由點及線、由淺入深、靶點較小、范圍較窄的刺激特點，與生物力學(xué)關(guān)系密切，其臨床作用以調(diào)和陰陽、扶正祛邪、疏通經(jīng)絡(luò)、行氣活血等為主。艾灸是借助艾絨燃燒時產(chǎn)生的火熱作用力對特定腧穴進(jìn)行刺激，屬溫?zé)嵝源碳?，具有由點及面、由中散邊、靶點較大、范圍較廣的刺激特點，與生物傳熱學(xué)關(guān)系密切，其臨床作用以溫通經(jīng)絡(luò)、行氣活血、祛濕逐寒、消腫散結(jié)、回陽救逆及防病保健等為主。由此可見，同是作用于經(jīng)絡(luò)腧穴的兩種外治療法，因刺激方式的不同，其臨床作用也各有優(yōu)勢；但對其具體治病機(jī)理以及本質(zhì)上的差異尚不明確，現(xiàn)以針灸起效時機(jī)體的代謝組學(xué)變化展開論述。

1 針刺對機(jī)體代謝組學(xué)影響的相關(guān)研究

盡管早在上個世紀(jì)就有學(xué)者提出針刺腧穴時局部可能有嘌呤信號分子ATP參與的猜想，但針刺效應(yīng)的研究卻是在近幾年成為熱點。2009年英國Geoffrey Burn stock教授在《Medical Hypotheses》中提出“嘌呤信號及其受體是傳遞針灸刺激信號的重要物質(zhì)”的假說[5]：針灸以機(jī)械性和溫?zé)嵝源碳ぷ饔糜陔蜓ň植科つw的角質(zhì)細(xì)胞、成纖維細(xì)胞，使其釋放ATP（三磷酸腺苷），通過激活P2X3、P2X2/3或腺苷等嘌呤信號分子，引起末梢感覺神經(jīng)的興奮，神經(jīng)興奮信號經(jīng)背根神經(jīng)的傳導(dǎo)至脊髓，再在中間神經(jīng)元通路的支持下傳到腦干部位，最后到達(dá)大腦皮層，產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)體效應(yīng)。孟智宏等[6]選取腦梗死的動物模型，對其施以針刺刺激后檢測血液中ATP的含量，結(jié)果顯示其明顯增加；ATP雖作為生物體內(nèi)的直接能源物質(zhì)，但其卻來源于機(jī)體攝入的其他能源物質(zhì)（如糖類、脂類等）在相應(yīng)酶作用下的轉(zhuǎn)化；最后在ATP酶的作用下產(chǎn)生熱能和動能，來維持機(jī)體的基礎(chǔ)代謝需求。這次實驗證實了機(jī)體在針刺的刺激下確實能發(fā)生物質(zhì)代謝，而其代謝途徑中關(guān)鍵的代謝物質(zhì)很有可能就與ATP有關(guān)。

此外，Tang等[7]選取大鼠的百會及涌泉穴對其進(jìn)行電針刺激，在NMR技術(shù)的支持下發(fā)現(xiàn)大鼠體內(nèi)的飽和脂肪酸、甘油三酯的含量升高，而磷脂酰膽堿及不飽和脂肪酸的含量下降。郭玲玲[8]采取與Tang相似的刺激方式，刺激結(jié)束后通過對大鼠的血漿、肝臟、腎臟HMR技術(shù)的檢測，并對生成的大鼠代謝產(chǎn)物譜進(jìn)行分析得知：血漿中主要體現(xiàn)的是CH3-的變化，肝組織主要是葡萄糖含量的變化，而腎臟主要體現(xiàn)在磷脂膽堿和不飽和脂肪酸的調(diào)節(jié)。Wu Q等[9]對功能性消化不良患者選取足陽明胃經(jīng)上的腧穴進(jìn)行針刺，然后應(yīng)用NMR技術(shù)觀察患者的血漿中代謝產(chǎn)物的變化；結(jié)果顯示葡萄糖、高密度脂蛋白、醋酸鹽、磷脂酰膽堿的含量有所增加，而亮氨酸、N-乙酰糖蛋白、乳酸鹽和低密度脂蛋白的含量下降。另外周丹[10]通過對胃潰瘍大鼠進(jìn)行合募配穴針刺治療；并在治療結(jié)束后，利用LC-MS技術(shù)對提取大鼠的血清和尿液分析發(fā)現(xiàn)：針刺刺激不同的腧穴可產(chǎn)生不同的標(biāo)志性代謝產(chǎn)物。

上述實驗結(jié)果顯示：針刺刺激機(jī)體腧穴時，不同的腧穴產(chǎn)生關(guān)鍵物質(zhì)不同。目前主要考慮是ATP，其不僅僅作為能量物質(zhì)，并能在相應(yīng)酶的作用下產(chǎn)生相應(yīng)的信號傳導(dǎo)分子；這些分子的信號傳導(dǎo)至脊髓、大腦，使其做出相應(yīng)的反射釋放相應(yīng)的物質(zhì)或信號至機(jī)體對應(yīng)部位；最終使其做出應(yīng)答，達(dá)到針刺刺激的作用效果。但不可否認(rèn)ATP可能僅是引起的某些腧穴局部組織物質(zhì)代謝變化的關(guān)鍵物質(zhì)之一；至于該過程是否存在多物質(zhì)或多通道的參與還需要更多的實驗去證實。

2 艾灸對機(jī)體代謝組學(xué)影響的相關(guān)研究

王耀帥等[11]選取急性高脂血癥模型大鼠，采取艾灸干預(yù)方式來觀察施灸對腧穴皮膚物質(zhì)的代謝變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)局部皮膚的縫隙連接蛋白43(Cx43)表達(dá)增加。作為細(xì)胞之間重要的通訊物質(zhì)-43(Cx43)，是否是艾灸引起腧穴皮膚效應(yīng)時的代謝關(guān)鍵物質(zhì)，還有待進(jìn)一步研究。顧一煌[12]研究發(fā)現(xiàn)艾灸能夠有效地促進(jìn)機(jī)體肝糖原和肌糖原的分解代謝。另外，在研究艾灸對鼠線粒體功能能量代謝影響的實驗[13]中發(fā)現(xiàn)：異梓檬酸、葡萄糖、油酸、腺苷和膽固醇含量升高，而含量降低的有尿素、纈氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、苯丙氨酸、天冬酰胺、鳥氨酸、組氨酸、酪氨酸、色氨酸，硬脂酸和胱氨酸。周次利[14]從尿液代謝組學(xué)探討艾灸對機(jī)體影響，結(jié)果顯示：隨艾灸干預(yù)程度的增加，2，5-二羥基-1H-吲哚、3，4，5-三羥基戊酸、3，4-二羥基丁酸、3-甲基己二酸、尿囊素、D-蘇糖醇、L-蘇糖醇、蘇糖酸等物質(zhì)的含量增加，而經(jīng)過一段時間恢復(fù)期后，大鼠上述的尿液代謝物含量下降，表明艾灸在某種程度下能夠影響機(jī)體的代謝物濃度，還呈現(xiàn)出了一定的正相關(guān)聯(lián)系，證實艾灸的確能夠?qū)C(jī)體產(chǎn)生一定的物質(zhì)代謝的變化。隨著更深層次的研究還發(fā)現(xiàn)：劑量組與正常組比較，兩者的差異性代謝物存在22個，而此22個差異代謝物參與的影響最顯著的代謝通路是Vc代謝，而此主要與糖、氨基酸等代謝相關(guān)；說明艾灸可能通過影響機(jī)體的糖、氨基酸等物質(zhì)的代謝來引起相應(yīng)的效應(yīng)，而關(guān)鍵的代謝物質(zhì)很可能就與Vc有關(guān)。Vc參加體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)，可以保持巰基酶的活性和谷胱甘肽的還原狀態(tài)；參與體內(nèi)多種羥化反應(yīng)，可以促進(jìn)膠原蛋白的合成，促進(jìn)膽固醇的代謝[15]。

另外，有研究發(fā)現(xiàn)機(jī)體在艾灸的干預(yù)影響下，葡萄糖醛酸和維生素C的含量明顯提高，機(jī)體的抗氧化及解毒效力增強(qiáng)。除此之外，丙酮酸也有較明顯的升高，而其是體內(nèi)三大能源物質(zhì)代謝的中間產(chǎn)物。在此實驗中，參與了三羧酸循環(huán)，纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸生物合成，丁酸甲酯代謝，丙酮酸代謝，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝，糖酵解或糖易生，半胱氨酸和蛋氨酸代謝，甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝8條代謝途徑，是差異代謝物中參與代謝途徑最多的，再次說明艾灸能夠增強(qiáng)機(jī)體能量的代謝。

艾灸除了能夠影響機(jī)體的能量代謝外，有研究表明，艾灸亦影響著機(jī)體的微量元素代謝[16]。陳閩等[17]在研究艾灸對鼠胃黏膜保護(hù)作用及血清銅鋅的影響時發(fā)現(xiàn)其顯著增加了血清中鋅的含量，同時降低銅含量及銅/鋅比值。丁氏[18]認(rèn)為鋅銅在體內(nèi)呈彼此消長關(guān)系，用艾灸糾正羥基脲造成的小鼠陽虛狀態(tài)后，測定其肝脾鋅銅含量，結(jié)果顯示：艾灸可提高肝脾DNA中鋅含量而降低銅含量。艾灸可降低血清銅含量，而提高血清鋅含量，其作用機(jī)制可能是通過增強(qiáng)足三里的消化吸收，促進(jìn)鋅的吸收量，抑制銅的吸收量完成的。王氏等[19]對老年人保健灸前后頭發(fā)錳、鋅、銅、鐵、鈣的含量進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)灸后老年人頭發(fā)中錳的增加有非常顯著意義，鋅、鈣的增加有顯著意義，銅、鐵雖增加，但與灸前比較，差別不明顯。何氏[20]發(fā)現(xiàn)艾灸能使老年人頭發(fā)鋅的含量升高，銅的含量降低，起到調(diào)節(jié)銅鋅代謝的作用。

目前，艾灸刺激機(jī)體引起其物質(zhì)代謝變化能予以肯定，卻對引起其物質(zhì)代謝變化的關(guān)鍵物質(zhì)缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識。綜上，存在如下幾種可能：某些蛋白信號分子的傳遞、某些通道開閉或銅鋅等微量元素的影響成為機(jī)體物質(zhì)代謝變化的關(guān)鍵；此外，艾灸能引起機(jī)體三大能源物質(zhì)間的能量交換，即此物質(zhì)代謝變化過程還存在著ATP參與的可能。而在上述的針刺刺激機(jī)體實驗中，亦不能排除ATP是關(guān)鍵產(chǎn)物的可能；在針刺與艾灸二者之間是否存有某些聯(lián)系或差異還有待進(jìn)一步挖掘。

3 針刺與艾灸的異同

早在2010年，美國Maiken Nedergraard教授在《Nature Neuroscience》發(fā)表了他最新的研究成果：嘌呤信號腺苷及A1受體在針刺腧穴的局部皮膚中參與了其信號傳導(dǎo)[21]；次年，《The Scientist》 報道了Geoffrey Burnstock教授對嘌呤信號的存在參與針灸信號傳遞的假說[22]，該假說描述了針刺與艾灸刺激腧穴時局部皮膚內(nèi)信號傳導(dǎo)的本質(zhì)：主要是通過嘌呤物質(zhì)參與之間的信號傳導(dǎo)；該假說為后期的更深層次實驗研究提供了方向。為了證實該假說，范亞朋等[23]選取完全弗氏佐劑 (CFA)造模誘導(dǎo)形成的小鼠炎癥疼痛模型為實驗對象，研究結(jié)果證實艾灸“足三里”穴的確有顯著的鎮(zhèn)痛作用；并且CFA誘導(dǎo)的疼痛模型的小鼠在艾灸的刺激下，腧穴的局部皮膚內(nèi)ATP的含量顯著提高；此時，對該部位給予ATP分解劑后，其鎮(zhèn)痛的效果下降；而給予ATP分解抑制劑后，其鎮(zhèn)痛的效果又呈上升趨勢。該實驗結(jié)果能夠初步確認(rèn)：艾灸對機(jī)體的鎮(zhèn)痛效果是通過刺激腧穴局部，使其產(chǎn)生嘌呤物質(zhì)來發(fā)揮作用。

而賁卉等[24]實驗研究卻得出了與此不同的結(jié)論：選取不同的刺激方式（針刺、電針、艾灸）刺激人體的腧穴時，發(fā)現(xiàn)腧穴局部皮膚內(nèi)的一氧化氮 (Nitric Oxide，NO)含量較對照組明顯增高，另外不同的刺激方式，引起NO濃度升高的程度均不一樣：表現(xiàn)為艾灸組>電針組>針刺組。因此，其認(rèn)為針刺、艾灸引起機(jī)體物質(zhì)代謝的關(guān)鍵物質(zhì)是NO。而NO是改善血液運行的重要物質(zhì)，其機(jī)理是否對腧穴局部的活血化瘀作用還有待進(jìn)一步研究證實。

此外，鐘歡等[25]曾做過如下實驗研究：利用NMR技術(shù)研究人體血清在針刺與艾灸的不同刺激影響下代謝的異同。從研究結(jié)果來看：針刺與艾灸對代謝物的影響即存在協(xié)同作用又有拮抗作用。兩者以同等的調(diào)節(jié)力度來比較各自對機(jī)體代謝影響的差異時發(fā)現(xiàn)：艾灸引起機(jī)體代謝物濃度的變化程度較針刺更大。比較二者的差異性代謝產(chǎn)物L(fēng)DL/VLDL變化；通過引起代謝物濃度變化的趨勢來看：針刺與艾灸對血清中脂質(zhì)物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)表現(xiàn)出截然相反的結(jié)果；針刺能夠引起高低密度脂蛋白的降低，此結(jié)果亦在臨床中得到了驗證：針刺在治療高脂血癥時療效的肯定。在對肌酸的調(diào)節(jié)方面，針刺與艾灸也表現(xiàn)出不同的調(diào)節(jié)結(jié)果。針刺組的肌酸濃度顯著升高而艾灸組的濃度明顯下降。肌酸的生化效應(yīng)主要是把線粒體中的能量以磷酸肌酸的形式送到肌原纖維處，以迅速補(bǔ)充ATP的含量，滿足機(jī)體運動的需要；構(gòu)成了肌酸-磷酸肌酸能量傳遞系統(tǒng)[26]。在沒有外源性供給的情況下血清中肌酸水平的下降可被認(rèn)為是動員到骨骼肌纖維進(jìn)行能量代謝，這也可能預(yù)示著艾灸在增強(qiáng)肌肉能量代謝上有較明顯的優(yōu)勢。艾灸與針刺對代謝物中纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸調(diào)節(jié)作用一致，但艾灸組濃度調(diào)節(jié)力度明顯低于針刺組，這三種氨基酸稱為支鏈氨基酸，亦屬于必需氨基酸。據(jù)相關(guān)研究表明：支鏈氨基酸能夠加快肌蛋白的合成代謝來促進(jìn)骨骼肌的合成[27]。血清中的支鏈氨基酸的變化可能與骨骼肌合成及脂肪代謝相關(guān)。因此，艾灸對二者的影響體現(xiàn)在其的變化。作為體內(nèi)含量最豐富的非必需氨基酸-谷氨酰胺，其代謝的主要作用是為三羧酸循環(huán)提供中間產(chǎn)物，亦是體內(nèi)三大物質(zhì)合成的前體[28]，不僅為生物合成提供原料，也為細(xì)胞代謝提供能量[29]；通過對其在被針刺與艾灸調(diào)節(jié)能力的實驗發(fā)現(xiàn)，針刺與艾灸均能使其顯著升高，且艾灸的作用效果遠(yuǎn)大于針刺。

綜上所述，針刺、艾灸均能引起機(jī)體物質(zhì)代謝并產(chǎn)生某些效應(yīng)；在目前的實驗研究中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生效應(yīng)的機(jī)制以ATP的起始參與為主，尤其是腧穴局部細(xì)胞內(nèi)的線粒體；但ATP并非唯一的關(guān)鍵物質(zhì)，還發(fā)現(xiàn)包括嘌呤類物質(zhì)、NO、微量元素等在內(nèi)的其他物質(zhì)。但針灸二者產(chǎn)生效應(yīng)是否存在路徑和大小的差異，以及物質(zhì)代謝的關(guān)鍵產(chǎn)物是上述物質(zhì)還是另有其他，都有待進(jìn)一步實驗探究。在艾灸與針刺對人體血清代謝物調(diào)節(jié)作用[25]的整體代謝組學(xué)研究實驗中，兩者表現(xiàn)出一定的差異，艾灸更傾向于對骨骼肌能量代謝、合成代謝的調(diào)節(jié)，針刺更傾向于對脂質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)，兩者均能對血清支鏈氨基酸、谷氨酰胺等進(jìn)行調(diào)節(jié)，但艾灸有較針刺更迅速地調(diào)節(jié)作用。

4 分析與展望

目前，研究針灸對機(jī)體的影響多從神經(jīng)、免疫方面來進(jìn)行探討，如細(xì)胞、炎性因子、關(guān)鍵蛋白表達(dá)等[30-32]，且學(xué)者多認(rèn)為艾灸在調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)病癥方面要優(yōu)于針刺，在神經(jīng)系統(tǒng)病癥或疼痛類疾病方面針刺占有優(yōu)勢。雖然針灸在治療疾病中，各占優(yōu)勢，而二者對機(jī)體代謝組學(xué)影響的機(jī)制及其差異性方面尚缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識。因此，筆者本著綜百家之言，取其精華，愿能為后期的動物實驗研究提供相應(yīng)的歸納與總結(jié)，亦為今后的大樣本、多中心、多學(xué)科交叉的臨床實驗提供方向、理論指導(dǎo)以及實踐經(jīng)驗，在探索針灸本質(zhì)前行中更進(jìn)一步。