針刺對(duì)胰島β細(xì)胞的影響相關(guān)機(jī)制研究進(jìn)展*

湯煜媛,盧 昉,魏愛(ài)生

(廣州中醫(yī)藥大學(xué)附屬佛山市中醫(yī)院，廣東 佛山 528000)

據(jù)IDF糖尿病地圖2017年最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)成年糖尿病(20～79歲)患病人數(shù)達(dá)到1.14億，是全球糖尿病患病人數(shù)最多的國(guó)家。2型糖尿病前期已經(jīng)出現(xiàn)胰島β細(xì)胞功能衰退，隨著病程的進(jìn)展，長(zhǎng)期高糖環(huán)境會(huì)進(jìn)一步損傷胰島β細(xì)胞，導(dǎo)致β細(xì)胞的胰島素分泌功能進(jìn)行性下降和細(xì)胞凋亡[1]。改善胰島β細(xì)胞功能、抑制β細(xì)胞凋亡可能是抑制T2DM發(fā)生發(fā)展的重要靶點(diǎn)。中醫(yī)針灸在防治糖尿病方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。目前有大量的研究表明針刺治療可通過(guò)保護(hù)胰島β細(xì)胞形態(tài)[2-3]、促進(jìn)胰島β細(xì)胞增殖[4-5]、提高胰島β細(xì)胞分泌功能[6-8]等方面改善胰島細(xì)胞功能，也可以通過(guò)多靶點(diǎn)抑制胰島β細(xì)胞凋亡。本研究將從針刺改善胰島β細(xì)胞功能及抑制胰島β細(xì)胞凋亡兩個(gè)角度進(jìn)行綜述。

1 針刺治療改善胰島β細(xì)胞功能

目前研究發(fā)現(xiàn)針刺治療有助于改善胰島β細(xì)胞功能，其作用機(jī)制主要有3個(gè)途徑，分別是：胰升血糖素樣肽-1(GLP-1)途徑、胰腺十二指腸同源盒基因(Pancreatic duodenal homeobox-1，PDX-1)途徑及“神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫”途徑。三者主要從保護(hù)胰島β細(xì)胞形態(tài)、促進(jìn)胰島β細(xì)胞增殖、提高胰島β細(xì)胞分泌功能3方面改善胰島β細(xì)胞功能。

1.1 保護(hù)胰島β細(xì)胞形態(tài)、促進(jìn)胰島β細(xì)胞增殖

既往研究表明,GLP-1具有抗胰島β細(xì)胞凋亡[9]、促進(jìn)胰島β細(xì)胞增殖[10-11]、從多個(gè)方面修復(fù)胰島形態(tài)的作用[12]。促胰島β細(xì)胞增殖的作用是通過(guò)GLP-1上調(diào)信號(hào)下游的PDX-1蛋白和基因表達(dá)實(shí)現(xiàn)的。胰島β細(xì)胞與膜上的G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合后，激活腺苷酸環(huán)化酶(Adenylyl cyclase，AC)生成環(huán)磷酸腺苷(cAMP)。cAMP通過(guò)其下游的激酶A(PKA)上調(diào)PDX-1基因表達(dá)，提高其含量并加速其核轉(zhuǎn)移。GLP-1通過(guò)轉(zhuǎn)染PDX-1基因，進(jìn)而誘導(dǎo)人胰腺腫瘤細(xì)胞(Rat pancreatic ductal cellline，ARIP)和人胰腺癌細(xì)胞(Pancreatic cancer cell-1，PANC-1)分化為胰島素分泌細(xì)胞。同時(shí)，有研究顯示，PDX-1自身也可促進(jìn)胰島β細(xì)胞增殖[13]。

曹昺焱[14]將造模成功的大鼠隨機(jī)分為模型組、電針胃脘下俞組、電針心俞組、電針腎俞組、電針后三里組，并設(shè)置正常對(duì)照組。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，4周干預(yù)后，與模型組相比，電針干預(yù)可顯著降低同時(shí)期空腹血糖(FPG)(P<0.05),明顯提高模型動(dòng)物胰腺GLP-1受體(GLP-1R)蛋白表達(dá)(P<0.05),在一定程度上改善胰島β功能指數(shù)(HOMA-B)，各電針組大鼠胰島β細(xì)胞在細(xì)胞形態(tài)、胰島纖維化、細(xì)胞核數(shù)量分析等方面均優(yōu)于模型組。該研究提示，針刺可通過(guò)提高胰腺GLP-1R表達(dá)，從多方面保護(hù)胰島β細(xì)胞形態(tài)。

張文奎[15]將50只大鼠隨機(jī)分為正常組、模型組及針刺組，針刺組取大鼠雙側(cè)足三里、三陰交及胰俞穴行針刺，治療組及模型組不行治療，連續(xù)3周。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，針刺組胰島形態(tài)、數(shù)量及細(xì)胞大小均優(yōu)于模型組；針刺可降低模型大鼠FPG和糖化血紅蛋白(HbA1c)(均P<0.01)，升高胰島素分泌指數(shù)(P<0.01)，顯著提高血清GLP-1濃度(P<0.01)。針刺組GLP-1原基因相對(duì)表達(dá)量是模型組的2.14倍，胰腺GLP-1R基因相對(duì)表達(dá)量是模型組的1.37倍，說(shuō)明針刺可以在基因水平上調(diào)控GLP-1及其受體表達(dá)與合成，對(duì)T2DM的GLP-1分泌不足有改善作用，從而保護(hù)胰島形態(tài)結(jié)構(gòu)及細(xì)胞數(shù)量，改善胰島功能。

曹昺焱等[16]將大鼠隨機(jī)分為空白組、模型組、電針胃脘下俞組、電針心俞組、電針腎俞組，空白組及模型組不行干預(yù)，電針組取相應(yīng)穴位行電針治療，連續(xù)4周，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與模型組相比，各電針組可在一定程度上使胰島形態(tài)和面積得到恢復(fù)，增加胰島β細(xì)胞核數(shù)量，緩解胰島β細(xì)胞核代償性增大。電針胃脘下俞組T2DM大鼠FPG明顯下降(P<0.05)，胰腺中GLP-1R(P<0.01)和PDX-1蛋白(P<0.05)明顯升高。該研究提示針刺胃脘下俞促進(jìn)胰島β細(xì)胞增殖、恢復(fù)胰腺形態(tài)的作用可能是通過(guò)GLP-1與PDX-1之間的通路實(shí)現(xiàn)的。

田環(huán)環(huán)[17]將60只大鼠隨機(jī)分為正常對(duì)照組、模型對(duì)照組、格列美脲灌胃組、電針胰俞組及電針脾俞組，電針組取相應(yīng)穴位電針治療，格列美脲組予按大鼠體重10 mL/kg灌胃，模型對(duì)照組及正常組不行干預(yù)，連續(xù)4周。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與模型組相比兩個(gè)電針組T2DM大鼠FPG水平下降，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，電針胰俞穴調(diào)控血糖效果優(yōu)于格列美脲組(P<0.05)；電針胰俞組胰島形態(tài)較模型組損傷輕；該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，2個(gè)電針組的PDX-1mRNA、GLUT2及GCKmRNA的表達(dá)量顯著升高(均為P<0.01)，PDX-1蛋白表達(dá)量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。結(jié)果提示電針胰俞穴、脾俞穴可能是通過(guò)調(diào)節(jié)PDX-1-GLUT2-GCK途徑改善胰島形態(tài)及模型大鼠T2DM癥狀。

1.2 提高胰島β細(xì)胞分泌功能

既往研究表明針刺可以提高T2DM胰島β細(xì)胞分泌功能，改善胰島素分泌[8]。目前研究發(fā)現(xiàn)其作用機(jī)制可能為提高PDX-1蛋白或基因的表達(dá)、調(diào)節(jié)PDX-1-GLUT2-GCK途徑、影響支配胰腺的神經(jīng)興奮性，進(jìn)一步提高與胰島素合成有關(guān)的蛋白和基因表達(dá)，促進(jìn)胰島素分泌。

1.2.1 提高PDX-1蛋白和基因表達(dá) Kulkarni等[18]研究表明PDX-1可通過(guò)自身蛋白的氨基端與胰島素基因啟動(dòng)子結(jié)合，上調(diào)胰島素基因的表達(dá)及胰島素的分泌。葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(GLUT2)和葡萄糖激酶(GCK)等正常表達(dá)，對(duì)胰島β細(xì)胞分泌胰島素功能起著重要的調(diào)節(jié)作用。PDX-1與GLUT2共同作用將葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞內(nèi);GLUT-2與GCK結(jié)合刺激葡萄糖依賴的胰島素分泌過(guò)程[13]。

胡曉剛[19]對(duì)T2DM模型大鼠行電針治療，設(shè)置空白組、模型組、電針足三里組、電針腎俞組及格列美脲組，模型組與空白組不行干預(yù)治療，電針組取相應(yīng)穴位行電針治療，格列美脲組按照大鼠體質(zhì)量1 mL/100 g的比例格列美脲灌胃,持續(xù)4周。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，干預(yù)第4周，電針足三里顯著降低同時(shí)期模型組FPG(P<0.01),升高HOMA-B，明顯提高胰腺PDX-1蛋白及胰島素蛋白的相對(duì)表達(dá)量(P<0.05)、升高胰腺PDX-1 mRNA及胰島素mRNA的表達(dá)水平(均為P<0.05)。該研究提示，電針足三里穴治療T2DM機(jī)制可能是：提高PDX-1蛋白和基因的表達(dá)，從而改善胰島β細(xì)胞功能，促進(jìn)胰島素的合成與分泌。

田環(huán)環(huán)[20]將40只大鼠隨機(jī)分為空白組、模型組、電針胰俞組、電針脾俞組、電針腎俞組，電針組選取相應(yīng)穴位行電針治療，模型組與空白組不行干預(yù)治療，連續(xù)4周。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，電針治療增加T2DM大鼠胰腺PDX1蛋白、胰島素(INS)基因及INS蛋白表達(dá)(電針胰俞穴組及電針脾俞穴組均P<0.05)。田環(huán)環(huán)另一研究發(fā)現(xiàn),電針胰俞穴和脾俞穴可以提高T2DM模型大鼠PDX-1mRNA、GLUT2及GCKmRNA的表達(dá)量[17]。以上兩個(gè)研究結(jié)果提示，針刺可能是通過(guò)調(diào)節(jié)PDX-1-GLUT2-GCK促進(jìn)INS蛋白的表達(dá)，改善胰島β細(xì)胞合成胰島素的功能。

1.2.2 調(diào)節(jié)胰腺相關(guān)“神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫”途徑 軀體和內(nèi)臟均與神經(jīng)系統(tǒng)之間保持有原始的節(jié)段性關(guān)系[21]，每個(gè)軀體神經(jīng)和內(nèi)臟神經(jīng)分布到相對(duì)應(yīng)的體節(jié)軀體及內(nèi)臟，構(gòu)成“體表-神經(jīng)節(jié)段-內(nèi)臟”相互聯(lián)系的形式[22]。胰俞穴和脾俞穴的位置與胰腺解剖位置相近，在神經(jīng)支配上，二者與胰腺的交感神經(jīng)支配節(jié)段存在部分重合。胰俞穴和脾俞穴可能通過(guò)“神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫途徑”發(fā)揮全身調(diào)節(jié)作用。具體機(jī)制可能為：針刺信號(hào)傳入脊髓，脊髓整合針刺信號(hào)和胰腺的病理信號(hào)，刺激迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)的免疫調(diào)節(jié)，增強(qiáng)針刺對(duì)胰腺組織的調(diào)節(jié)作用。

武燕[23]將58只大鼠隨機(jī)分為正常對(duì)照組、模型對(duì)照組、電針胰俞組、電針脾俞組及電針腎俞組，電針組取相應(yīng)穴位行電針治療，正常對(duì)照組及模型對(duì)照組不行電針干預(yù)，連續(xù)4周。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與模型對(duì)照組相比，電針胰俞組和電針脾俞組降低模型大鼠FPG，其中電針胰俞組大鼠血糖降低最為明顯，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，電針腎俞組FPG基本無(wú)變化(P>0.05)；與治療前相比，治療后電針胰俞組大鼠FPG降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.021)，電針脾俞組和腎俞組治療后大鼠FPG無(wú)明顯變化(分別P=0.150，P=0.385)；與模型組相比，電針治療可提高大鼠胰島素原mRNA表達(dá)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.01)；3個(gè)電針治療組相比，胰俞組的胰島素原mRNA表達(dá)上升最明顯(P<0.01)；電針胰俞穴和脾俞穴的模型大鼠的胰腺中胰島素平均光密度值(AOD)明顯上升(分別P<0.01、P<0.05)，電針腎俞穴組大鼠的AOD較低。該研究提示，針刺可以通過(guò)刺激支配胰腺的迷走神經(jīng)、交感神經(jīng)，提高其興奮性和生物敏感性，提高T2DM大鼠胰島素原mRNA，在轉(zhuǎn)錄水平促進(jìn)前胰島素原合成[24]，促進(jìn)β細(xì)胞合成胰島素。

2 抑制胰島β細(xì)胞凋亡

目前研究發(fā)現(xiàn)，針刺抑制胰島β凋亡主要通過(guò)線粒體途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑。

2.1 線粒體途徑

線粒體途徑是由Bcl-2蛋白家族(淋巴細(xì)胞瘤蛋白家族)抗凋亡蛋白(如Bcl-2、Bcl-xl等)與促凋亡蛋白(如Bax、Bak、Bid、Bim等)的異常改變導(dǎo)致線粒體外膜通透性改變，細(xì)胞色素c(cyt-c)由內(nèi)膜釋放入胞質(zhì)，與凋亡蛋白酶激活因子-1(Apaf-1)和前caspase-9、ATP形成凋亡體(apoptosome)活化，從而激活caspase-3,6,7，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[25]。同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn)，T2DM患者胰島中MST1高度活化，MST1可激活Bim誘導(dǎo)線粒體依賴性凋亡[26]。目前研究發(fā)現(xiàn),針刺可以通過(guò)調(diào)控線粒體途徑降低胰島β細(xì)胞凋亡。

龐曉英[27]將造模成功的糖尿病大鼠隨機(jī)分為模型組、針刺組、皮內(nèi)針組及藥物組， 模型組不予干預(yù)，針刺組取穴：后三里、內(nèi)庭、胰俞，皮內(nèi)針組在相同穴位用皮內(nèi)針淺剌，僅刺破皮膚，藥物組予羅格列酮鈉每日固定時(shí)間以4 mg/kg灌胃，連續(xù)干預(yù)4周。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與模型組相比，針刺與皮內(nèi)針均能有效降低空腹血糖(P<0.05)，在凋亡相關(guān)指標(biāo)方面，模型組Bax、caspase3、caspase9均高于其他治療組，而模型組的Bcl-2表達(dá)則低于其他治療組。與模型組相比，治療組大鼠胞質(zhì)內(nèi)細(xì)胞色素c(cyt-c)減少，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)果提示，針刺或皮內(nèi)針可抑制T2DM模型大鼠促凋亡蛋白Bax，保護(hù)抗凋亡蛋白Bcl-2，減少線粒體內(nèi)過(guò)多的cyt-c進(jìn)入到胞質(zhì)中，抑制caspase-9和caspase-3的活化，抑制胰島細(xì)胞凋亡。

田環(huán)環(huán)[20]對(duì)造模成功大鼠分別電針胰俞穴、脾俞穴及腎俞穴，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與模型組相比，電針治療可降低T2DM模型大鼠空腹血糖及口服葡萄糖耐量試驗(yàn)(OGTT)曲線下面積，其中電針胰俞組的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05)，3個(gè)電針組治療后的糖化血清蛋白水平均較模型組顯著降低(P<0.05)，表明針刺治療可抑制T2DM的進(jìn)展，顯著改善葡萄糖耐量受損。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，與模型組比較，電針治療降低T2DM模型大鼠胰腺M(fèi)ST1基因、MST1蛋白、MST1裂解(clMST1)蛋白及磷酸化MST-1(pMST1)的表達(dá)(電針胰俞穴組及電針脾俞穴組均差異顯著，電針腎俞穴組對(duì)pMST1的影響不明顯)，減少其下游Bim蛋白和caspase-3裂解蛋白(clcaspase3)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P<0.05)。表明針刺治療可減少T2DM模型大鼠MST1基因和蛋白的表達(dá)，抑制MST1蛋白的活化；抑制線粒體凋亡途徑中促凋亡因子BIM和caspase-3的活化，具有抑制細(xì)胞凋亡的效應(yīng)。

2.2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ERS)途徑

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ERS)是在多種生理或病理刺激下，引起未折疊蛋白或錯(cuò)誤折疊蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)聚集，從而損傷內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的生理功能的過(guò)程。ERS誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的途徑有：①激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特有的半胱氨酸蛋白酶caspase-12[28];②激活Bcl-2(淋巴細(xì)胞瘤蛋白)家族，誘導(dǎo)Bax構(gòu)象變化[29]；③ATF-6、PERK以及IRE-1誘導(dǎo)增強(qiáng)子結(jié)合蛋白(CCAAT)同源蛋白(CHOP)基因表達(dá)參與下游促細(xì)胞調(diào)亡基因的表達(dá)[29]。目前研究發(fā)現(xiàn)，針刺可以通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑降低胰島β細(xì)胞凋亡。

趙親偉[29]將100只大鼠分為正常組、模型組、針刺治療組、皮內(nèi)針組及西藥組，針刺治療組取穴：后三里、內(nèi)庭、胰俞，皮內(nèi)針組在相同穴位用皮內(nèi)針淺剌，僅刺破皮膚，西藥組予羅格列酮鈉4 mg/kg灌胃，正常組和模型組不進(jìn)行干預(yù)，連續(xù)4周。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與模型組相比，電針及皮內(nèi)針均可顯著降低T2DM大鼠空腹血糖、HbA1c水平(均P<0.01)，同時(shí)可增加大鼠β細(xì)胞中Bcl-2蛋白表達(dá)(電針組為模型組的2.1倍)，降低Bax數(shù)量，減少caspase-12活化(電針組被激活的caspase-12水平趨向正常組)，提示針刺可以通過(guò)降低ERS的產(chǎn)生，從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑抑制細(xì)胞調(diào)亡，降低β細(xì)胞凋亡率。

查必祥[30]將80只大鼠隨機(jī)分為空白對(duì)照組、模型對(duì)照組、針刺治療組和二甲雙胍組。針刺治療組針刺后三里(足三里)、內(nèi)庭、胰俞,二甲雙胍組:予100 mg/kg鹽酸二甲雙胍灌胃，空白對(duì)照組和模型對(duì)照組不予干預(yù)，連續(xù)4周。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，胰腺組織內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)指標(biāo)：針刺治療組大鼠胰腺組織PERK mRNA表達(dá)、PERK蛋白及CHOP mRNA表達(dá)與模型對(duì)照組相比顯著下降(分別為P<0.01、P<0.05、P<0.01),針刺治療組CHOP蛋白表達(dá)與模型對(duì)照組相比有降低趨勢(shì),但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。胰腺細(xì)胞凋亡指標(biāo)：與模型組比較，針刺治療組Bax mRNA、Bax蛋白降低(分別為P<0.01、P<0.05)，Bcl-2mRNA、Bcl-2蛋白表達(dá)顯著增加(均P<0.01)，由此提示T2DM大鼠胰腺組織存在可能由PERK-CHOP信號(hào)通路誘導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,針刺可干預(yù)PERK-CHOP信號(hào)通路來(lái)改善胰腺組織的ERS，通過(guò)降低T2DM模型大鼠的PERK mRNA及CHOP mRNA的表達(dá)進(jìn)而抑制T2DM大鼠胰腺組織的ERS，誘導(dǎo)大鼠胰腺BAX mRNA的表達(dá)下降，解除了CHOP對(duì)Bcl-2表達(dá)的抑制，降低β細(xì)胞凋亡率。

陳倩倩[31]將DM模型大鼠隨機(jī)分為模型組、針刺組和二甲雙胍治療組，針刺組選取胰俞、后三里、內(nèi)庭穴，左右肢體輪換接取電針，二甲雙胍組予二甲雙胍100 mg/kg體質(zhì)量灌胃，模型組不予干預(yù)，連續(xù)4周。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與模型組相比針刺治療能降低大鼠隨機(jī)血糖，ATF-6、CHOP基因表達(dá)顯著下降(均P<0.01)，促凋亡的Bax蛋白含量下降(P<0.01)，抗凋亡的Bcl-2蛋白含量上升(P<0.01)。提示針刺可以通過(guò)調(diào)節(jié)T2DM模型大鼠的 ATF6-CHOP信號(hào)通路來(lái)改善其胰腺組織內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，抑制胰腺組織的細(xì)胞凋亡。

3 小結(jié)

針刺可通過(guò)多靶點(diǎn)、多層次、多途徑治療T2DM。針刺對(duì)T2DM胰島β細(xì)胞的作用主要為改善胰島β細(xì)胞功能和抑制胰島β細(xì)胞凋亡。目前關(guān)于針刺影響T2DM胰島β細(xì)胞的作用機(jī)制的研究涵蓋從基因到蛋白到細(xì)胞多個(gè)層次，多條信號(hào)通路的比較，同時(shí)探討了臨床常用單個(gè)穴位、組合穴位、不同的針刺方法之間治療效果及作用機(jī)制的異同，為臨床實(shí)踐提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但是目前對(duì)于針刺治療2型糖尿病的機(jī)制研究多數(shù)以模型大鼠為研究對(duì)象，臨床研究鮮有，且實(shí)驗(yàn)的樣本量不大，針刺手法、刺激深度、刺激量等缺乏統(tǒng)一，實(shí)驗(yàn)觀察周期不長(zhǎng)，對(duì)相關(guān)指標(biāo)缺乏干預(yù)期間的動(dòng)態(tài)觀察以及指標(biāo)間相互關(guān)系的進(jìn)一步探討。今后應(yīng)逐漸摸索臨床實(shí)驗(yàn)方案，獲取更多臨床證據(jù)；規(guī)范實(shí)驗(yàn)中的干預(yù)手段，如針刺手法、深度、刺激量等，適當(dāng)延長(zhǎng)觀察周期配合動(dòng)態(tài)觀察指標(biāo)變化，這將有利于分析該治療對(duì)于疾病發(fā)展及預(yù)后的情況，同時(shí)有助于進(jìn)一步研究指標(biāo)間的相互關(guān)系。