基于電針頻率的針刺鎮(zhèn)痛機理研究進展

閻麗娟，付宏偉，趙　悅，夏虹影，郭　義，郭永明

（天津中醫(yī)藥大學，天津 300193）

基于電針頻率的針刺鎮(zhèn)痛機理研究進展

閻麗娟，付宏偉，趙悅，夏虹影，郭義，郭永明

（天津中醫(yī)藥大學，天津 300193）

通過文獻整理，總結分析相關實驗研究及臨床研究報道，從針刺鎮(zhèn)痛的神經化學機制、神經生理機制、分子機制和效應機制等方面分析不同頻率電針鎮(zhèn)痛效應的研究現(xiàn)狀，提出不同電針頻率興奮不同的中樞部位而產生不同的中樞性阿片肽，不同電針頻率興奮不同感受器經不同神經纖維傳入，不同針刺手法引起的神經電信息編碼序列不同，為今后對針刺鎮(zhèn)痛機理的研究提供了理論依據(jù)。

針刺療法；電針；頻率；針刺鎮(zhèn)痛；綜述

2010年8月在加拿大蒙特里爾召開第13屆世界疼痛大會上，神經生理學家韓濟生院士應邀作針刺鎮(zhèn)痛大會報告。這是國際疼痛學會（IASP）成立35年來首次以針刺鎮(zhèn)痛為題進行大會報告。經過40余年的廣泛研究，已證明針刺可用于一系列疾病的治療。世界衛(wèi)生組織（WHO）列出40余種適應證，疼痛屬其中之一［1］。統(tǒng)計1991年至2009年間發(fā)表的3975篇針刺有關論文中，1647篇（41%）與痛與鎮(zhèn)痛有關［2］?？梢?，針刺鎮(zhèn)痛是針刺的主要作用之一，已經得到廣泛的認同和應用。隨著神經科學的不斷發(fā)展，這一研究領域將不斷取得進展，極大地促進了世界范圍內針刺治療疼痛的應用［3］。但針刺鎮(zhèn)痛的機理尚未完全明確，針刺鎮(zhèn)痛效應的機理可分為3部分，一部分為神經生理機制，即包括了針刺信號的外周傳入途徑、針刺信號的中樞傳導途徑、針刺信號與疼痛信號在中樞的整合以及激活腦內一些相關的痛覺調制結構；一部分為神經化學機制，包括了β-內啡肽（β-EP）、腦啡肽（ENK）、強啡肽（DYN）等阿片肽物質和5-羥色胺、去甲腎上腺素、多巴胺、乙酰膽堿等經典神經遞質；另一部分為分子機制，即不同頻率電針對中樞c-fos表達和中樞三類阿片肽基因表達的影響［4］。

電針鎮(zhèn)痛，是在毫針針刺入腧穴后用電針儀通過毫針輸入電流而達到鎮(zhèn)痛目的。大量的研究表明，電針不同的刺激頻率對機體可以產生不同的鎮(zhèn)痛效應［5-8］。筆者將從不同頻率電針引起針刺鎮(zhèn)痛的研究進展進行綜述，現(xiàn)報告如下。

1　針刺鎮(zhèn)痛的神經化學機制

1.1針刺鎮(zhèn)痛中阿片肽的作用

針刺鎮(zhèn)痛時，針刺可促進腦內阿片肽的釋放，其中β-EP和ENK在腦內具有很強的鎮(zhèn)痛效應，而ENK與DYN在脊髓內也有鎮(zhèn)痛作用。

針刺激活腦內的內阿片肽系統(tǒng)，主要通過3個方面發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。一是脊髓內的內阿片肽神經元釋放相應遞質，作用于處級感覺傳入末梢的阿片受體，抑制傳入末梢釋放P物質，抑制脊髓傷害性感受神經元的痛反應。其次，腦內有關核團中內阿片肽能神經元興奮，釋放遞質并通過有關神經元復雜的換元，參與下行抑制系統(tǒng)，起到抑制痛覺傳遞的作用。三是垂體β-EP釋放至血液內也起一定的作用。

已有實驗證明，2 Hz電針主要激活腦和脊髓中的ENK能系統(tǒng)和腦內的β-EP能系統(tǒng)介導鎮(zhèn)痛效應；100 Hz電針主要激活脊髓DYN能系統(tǒng)介導鎮(zhèn)痛效應［4］。低頻（2 Hz）與高頻（15 Hz或100 Hz）交替出現(xiàn)的疏密波，低頻與高頻每3 s交替出現(xiàn)，可使β-EP、孤啡肽、DYN同時釋放，在動物實驗中鎮(zhèn)痛效果最佳［9］。

1.2針刺鎮(zhèn)痛中經典神經遞質的作用

針刺鎮(zhèn)痛時，腦內5-羥色胺的合成、釋放和利用都增加，合成超過利用，因此腦內5-羥色胺含量增加。激活腦內去甲腎上腺素能上行投射系統(tǒng)，對抗針刺鎮(zhèn)痛；激活低位腦干發(fā)出的去甲腎上腺素能下行投射系統(tǒng)則加強針刺鎮(zhèn)痛。針刺對腦內多巴胺能系統(tǒng)的激活則削弱或對抗針刺鎮(zhèn)痛。中樞乙酰膽堿能系統(tǒng)被激活時也加強針刺鎮(zhèn)痛。

2　不同頻率電針鎮(zhèn)痛的神經生理機制

門聰?shù)龋?0］提出不同針刺產生不同效果的一個可能機制是由于不同手法和頻率的針刺引起了不同類神經元不同頻率的放電，進而對靶器官產生不同作用。相關學者通過觀察不同針剌手法對神經放電變化的影響，采用現(xiàn)代新的方法，得到不同針刺手法的能量分布［11-14］。通過引入編碼異質性系數(shù)可以對編碼選擇性進行量化，并與時空編碼分析結果一致。

3　不同頻率電針鎮(zhèn)痛的分子機制

王珂［15］用2 Hz和100 Hz電針分別作用于各40只大鼠，連續(xù)2 d，根據(jù)針刺前后痛閾改變百分比和穩(wěn)定性篩選對鎮(zhèn)痛效應好的高反應性大鼠（HR）和鎮(zhèn)痛效應差的低反應性大鼠（LR），比較HR和LR大鼠最后一次電針結束1 h后DH基因表達的異同。實驗結果表明，電針治療脊髓損傷等疾病可能與調節(jié)神經可塑性基因有關，2 Hz電針能加強這一效應，而100 Hz可能通過調節(jié)谷胱甘肽起到抗氧化應激效應；DH節(jié)段神經遞質受體相互作用和抑制促炎細胞因子釋放在HR和LR中的差異性，提示兩者在2 Hz和100 Hz電針鎮(zhèn)痛效應差異中發(fā)揮重要作用。其又在隨后的實驗中明確無論低頻還是高頻電針均能對脊髓背角神經信號傳遞產生較廣泛的調節(jié)，低頻電針更多參與神經可塑性調節(jié)，高頻電針對應激和免疫功能調節(jié)更明顯［16］。

張靜［17］采用WesternBlot及免疫熒光雙標組織化學技術檢測大鼠致炎后第7天不同頻率電針對炎性痛大鼠病灶局部皮膚組織CB2受體蛋白表達的影響以及對皮膚角質化細胞及浸潤的不同類型的免疫細胞上CB2受體表達的影響。結果提示，2 Hz和100 Hz電針的鎮(zhèn)痛效應可能與其上調炎性痛病灶局部皮膚組織中CB2受體的蛋白表達有相關性，其中電針后皮膚角質化細胞上CB2受體表達上調最為顯著，可能是參與電針鎮(zhèn)痛的主要細胞。

林亞平等［18］將50只大鼠完全隨機分成空白組、假手術組、模型組、低頻電針組和高頻電針組，除空白組外造成胃擴張?zhí)弁茨Ｐ?，低頻（2 Hz）和高頻（100 Hz），電針刺激“足三里”為施治因素，觀察大鼠擬痛行為學評分，用免疫組化法檢測下丘腦組織中SP、β-EP的表達。結果顯示，不同電針頻率刺激“足三里”均可減輕胃擴張?zhí)弁创笫蟮膽し磻?，這可能是通過促進了下丘腦內疼痛信息物質SP、β-EP的合成與釋放，從而發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用，且高頻電針的鎮(zhèn)痛效應優(yōu)于低頻電針。

張琪等［19］采用低頻電針刺激觀察對慢性痛大鼠背根神經節(jié)P2X3受體表達的影響。結果顯示，低頻電針可以減輕痛覺超敏，療效持續(xù)約70 min。同時，低頻電針也可以使慢性痛大鼠背根神經節(jié)增高的P2X3 mRNA明顯減低，提示低頻脈沖電針的鎮(zhèn)痛作用可能部分是通過抑制P2X3基因的表達實現(xiàn)的。

此外，他們還觀察了低頻脈沖電針對慢性神經病理痛大鼠背根神經節(jié)磷酸化環(huán)磷酸腺苷反應元件結合蛋白（p-CREB）表達的影響。結果發(fā)現(xiàn)，模型對照組的熱痛閾較空白對照組顯著降低，并伴見p-CREB表達的顯著增高，電針治療組大鼠的熱痛閾值較模型對照組顯著升高，p-CREB表達亦顯著下調。提示低頻脈沖電針的鎮(zhèn)痛作用可能部分是通過抑制p-CREB的表達實現(xiàn)［20］。

上述研究結果表明，電針可以通過改變初級傳入神經元中基因的表達而對疼痛起到調控作用。

4　不同頻率電針鎮(zhèn)痛效應不同的機制

4.1不同頻率電針可以刺激不同的中樞性阿片肽產生，但機制未明

現(xiàn)代醫(yī)學認為，體內有兩套與痛覺相關的系統(tǒng)，一是痛覺的傳導系統(tǒng)；二是痛覺的調制系統(tǒng)（內源性鎮(zhèn)痛系統(tǒng)），針刺可激活調制系統(tǒng)產生鎮(zhèn)痛作用。中樞阿片肽主要分三大類，即β-EP、ENK與DYN，它們是內源性鎮(zhèn)痛系統(tǒng)的主要神經化學基礎物質［21］。

韓濟生教授實驗室進行的神經化學研究發(fā)現(xiàn)，2 Hz電刺激使人和大鼠腦脊液中ENK和β-EP的含量升高，而100 Hz電刺激則使DYN含量升高［22-23］。這一發(fā)現(xiàn)得到其后進行的藥理學實驗［22］和交叉耐受實驗［24］的證明。有證據(jù)表明，2 Hz和100 Hz電針產生的療效是通過不同機制實現(xiàn)的。但仍然不了解2 Hz和100 Hz的差別是屬于量變抑或質變。

隨后，他們又詳細研究了低頻和高頻電針鎮(zhèn)痛的中樞神經通路。2 Hz電針的信號通過下丘腦弓狀核（ARC，β-EP神經元）、中腦導水管周圍灰質（PAG）、延腦（腦啡肽能神經元）到達脊髓背角神經元，抑制其對傷害信號的傳遞。100 Hz電刺激激活一條較短的傳導通路，經臂旁核、PAG、延腦到達脊髓背角神經元，其中有DYN能神經元參與［25］。100 Hz電針30 min使脊髓背角DYN含量增加10倍之多，但前角DYN含量沒有明顯變化［26］。由此可見，大量證據(jù)說明，可以把2 Hz電針和100 Hz電針看作是兩種性質不同的治療方法［1］。

4.2不同頻率電針可激活不同的神經纖維參與鎮(zhèn)痛

從針刺角度看，穴位是深部感受器密集的部位。針刺鎮(zhèn)痛開始于穴位深部感受器的興奮，針刺信號必然沿著一定的外周徑路和中樞徑路逐步傳導到腦的高級部位，從而形成針感并產生鎮(zhèn)痛和針刺鎮(zhèn)痛效應。研究者認為，針刺信號主要沿著深部軀體神經中的Ⅱ、Ⅲ類纖維傳導的，Ⅳ類纖維也有參與針刺信號傳入的可能。電針直接刺激傳導痛覺的神經，一方面可以使這類神經中痛覺纖維的傳導發(fā)生阻滯，同時又可使脊髓背角細胞對傷害性刺激的反應受到抑制。

但近年來通過觀察不同強度的電針鎮(zhèn)痛效應，發(fā)現(xiàn)低強度電針是以其非傷害性刺激成分，主要興奮Ⅰ類（Aα）、Ⅱ類（Aβ）傳入纖維，通過脊髓節(jié)段痛整合作用實現(xiàn)鎮(zhèn)痛，鎮(zhèn)痛效應局限于穴區(qū)附近或同一神經節(jié)段所支配的范圍內，并表現(xiàn)出穴位相對的特異性（即不同穴位或非穴點之間鎮(zhèn)痛程度的差異性）；而高強度電針以其傷害性刺激成分，除興奮Ⅰ類和Ⅱ類纖維外，主要興奮Ⅲ類（Aδ），特別是Ⅳ類（C）傳入纖維，激活腦干中縫大核（nucleus raphemagnus， NRM）痛負反饋調節(jié)機制，再經下行抑制途徑而發(fā)揮全身性的強烈鎮(zhèn)痛作用，表現(xiàn)出鎮(zhèn)痛作用的廣泛性［27］。

4.3不同針刺參數(shù)可引起神經放電序列編碼的不同組合

針刺作用可產生兩類信息，即化學信息和電信息。針刺的電信息沿著一定的外周和中樞路徑，傳導到腦的高級部位，導致針感的形成。這種電信息以在時間和頻率上序列組合的編碼形式發(fā)揮著對機體功能活動的整合與調控作用。近年來針刺以及隨之產生的電信息逐漸成為研究熱點。

Adrian于1926年首先提出了神經元放電的頻率編碼理論，認為神經元通過放電頻率攜帶信息。Abeles于1982年提出了時間編碼理論，認為神經元所發(fā)放的動作電位串中除了包含頻率信息外，神經元放電序列的時間模式中蘊涵著豐富的動態(tài)信息。隨著對神經編碼研究的逐漸深入，有學者提出頻率編碼和時間編碼很可能并不是截然對立，而是內在統(tǒng)一的，都是神經系統(tǒng)編碼信息的重要方面。結合時間編碼和頻率編碼能更好地表達神經元放電的動態(tài)規(guī)律［28］。

針刺刺激參數(shù)不同可產生不同效果。從神經系統(tǒng)角度來看，這與傳入神經纖維的類別和神經電信息的編碼等特性有關。由于動作電位是全或無的，即閾下刺激不能引起動作電位的發(fā)放，而一旦達到閾刺激或閾上刺激，引起的動作電位一般不會影響電位幅度，而只會對放電的頻率模式和時間模式產生影響。神經系統(tǒng)是以離散的動作電位放電序列進行信息的表達和傳遞［29］，不同信息就包含在這些動作電位的組合和序列中，如應用非線性動力學方法（如熵、分岔、復雜度、混沌特性分析等）觀察不同針刺手法引起的神經動作電位編碼序列的差別，已獲得了一些非常有價值的實驗結果。

5　討論

綜上所述，在針刺鎮(zhèn)痛效應的機理研究中，已經開展了一系列工作，獲得了許多有價值的理論和實驗資料，針刺鎮(zhèn)痛的機理尚未完全闡明。已經發(fā)現(xiàn)不同電針頻率興奮不同的中樞部位而產生不同的中樞性阿片肽，不同電針頻率興奮不同感受器經不同神經纖維傳入，不同針刺手法引起的神經電信息編碼序列不同，那問題是不同頻率的電針，不同的神經電信息編碼，不同的中樞性阿片肽之間是否存在相關性？因此筆者認為需要從多學科、多角度對針刺鎮(zhèn)痛的機理進行探索，將各項研究之間建立起相互聯(lián)系、相互影響的復合網絡，進行系統(tǒng)歸納和提煉，以期更好地提高針灸臨床的療效，推動現(xiàn)代生命科學的發(fā)展。

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Research P rogress of the M echanism of Ac upuncture Ana lgesia Base d on Ele ctroacupuncture F requency

YAN L i-juan，F(xiàn)U Hong-wei， ZHAO Yue， XIA Hong-ying， GUO Yi， GUO Yong-ming.Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，China

By organizing literature， summarizing and analyzing the relevant experimental and clinical studies， this article analyzed the study status of the an algesic action of electroacupuncture with different frequencies from the chemical mechanism， neurophysical mechanism， molecular mechanism， and action mechanism. It brought up that electroacupuncture of different frequencies can activate different regions in the central system and generate different central opioid peptides， excite different receptors and afferent neurons， and different acupuncture manipulations can induce different neural electrical information encoding sequences. This article has provided theoretical evidences for future researches on the mechanism of acupuncture analgesia.

Acupuncture therapy； Electroacupuncture； Frequency； Acupuncture analgesia； Review

R245

A

10.13460/j.issn.1005-0957.2016.01.0121

1005-0957（2016）01-0121-04

國家自然科學基金項目青年基金（81303022）

閻麗娟（1981 - ），女，2012級博士生

郭義（1956 - ），男，教授，研究方向為經穴的科學基礎、刺絡放血、針灸標準化，Email:guoyi_168@163.com

2015-07-12