針刺對功能性便秘腸神經(jīng)-Cajal間質(zhì)細(xì)胞-平滑肌細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)影響的實驗研究探討*

文 錢，曹 洋，孫 冰，姜 鵬，婁必丹，鐘 峰

(湖南中醫(yī)藥大學(xué)，湖南 長沙 410007)

功能性便秘(Functional constipation，F(xiàn)C)是功能性腸病的一種，表現(xiàn)為持續(xù)的排便困難、排便次數(shù)減少或排便不盡感，且不符合腸易激綜合征(Irritable bowel syndrome，IBS)的診斷標(biāo)準(zhǔn)[1]。按結(jié)腸動力學(xué)特性和肛門直腸功能的改變，F(xiàn)C可分為慢傳輸型便秘(Slow transit constipation,STC)、出口梗阻型便秘(Outlet obstructive constipation，OOC)和混合型便秘(Mixture Constipation，MIX)[2]。流行病學(xué)資料顯示全球受FC困擾的約占7.0%～19.0%，平均16.0%[3]，我國的發(fā)病率約為10%～15%，其中由于結(jié)腸傳輸功能紊亂而導(dǎo)致[4-5]的STC占45.5%[6]，是FC最常見的類型。目前，研究發(fā)現(xiàn)胃腸道運動形式主要取決于其內(nèi)在的電活動，慢波作為胃腸道肌電活動的起步電位，是胃腸道平滑肌收縮的關(guān)鍵，是胃腸動力的基礎(chǔ)[7]。而Cajal間質(zhì)細(xì)胞(ICC)具有獨立功能，能產(chǎn)生慢波并傳導(dǎo)電活動，是胃腸道慢波活動的起搏和調(diào)節(jié)細(xì)胞[8-9]。多項文獻(xiàn)研究[10-12]發(fā)現(xiàn),腸道內(nèi)ICC胞體多與腸神經(jīng)系統(tǒng)(ENS)中神經(jīng)末梢和神經(jīng)束相伴存在、聯(lián)系密切，形成突觸樣連接，臨近的ICC之間也形成縫隙連接，而且，大量ICC突起與平滑肌細(xì)胞(SMC)亦可見縫隙連接。這種由縫隙連接形成的完整的ENS-ICC-SMC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在調(diào)節(jié)胃腸運動時起重要作用，是胃腸動力的基本功能單位。另外，有研究證實，當(dāng)脾氣虛時針刺足三里穴及天樞穴能夠減輕腸神經(jīng)、ICC超微結(jié)構(gòu)及SMC形態(tài)結(jié)構(gòu)的損壞，維持ENS-ICC-SMC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本完整，有效增強(qiáng)小腸平滑肌收縮或舒張活動，保護(hù)胃腸動力[13]。研究表明針刺可能通過調(diào)控ENS-ICC-SMC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改善胃腸動力。FC屬于消化道常見疾病，導(dǎo)致FC的主要因素亦是腸道動力障礙。針刺作為傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中一種非藥物治療的“綠色療法”，對治療FC療效顯著。本研究就針刺對功能性便秘ENS-ICC-SMC網(wǎng)絡(luò)影響的實驗研究進(jìn)展綜述如下。

1 針刺對ENS的調(diào)控

1.1 ENS與功能性便秘的關(guān)系

胃腸道的神經(jīng)調(diào)節(jié)包括中樞調(diào)節(jié)(Central regulation system，CNS)、自主神經(jīng)調(diào)節(jié)(Autonomic regulation system，ANS)和腸神經(jīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)(Enteric nervous system，ENS)。其中胃腸道運動功能主要由ENS調(diào)節(jié)，主要體現(xiàn)在腸道的蠕動反射能在離體條件下進(jìn)行，由一系列基因敲除的小鼠可見，切斷交感神經(jīng)或迷走神經(jīng)對胃腸道運動的影響較小，而ENS的功能異?；蛉狈Γ瑒t可引起胃腸道功能紊亂，存活率極低[14]。ENS由大量神經(jīng)元、神經(jīng)節(jié)細(xì)胞和神經(jīng)纖維組成，它與ENS神經(jīng)元分泌的大量的神經(jīng)遞質(zhì)共同形成一個完整的、相對獨立的胃腸道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在控制胃腸肌肉收縮、傳輸功能和黏膜內(nèi)血流方面起著重要作用，通過迷走神經(jīng)和交感神經(jīng)來監(jiān)控和調(diào)節(jié)消化道的功能[15]。有人在實驗中發(fā)現(xiàn),STC患者的腸神經(jīng)節(jié)減少，還認(rèn)為結(jié)腸組織神經(jīng)元減少可能與腸神經(jīng)元凋亡增加有關(guān)[16]。Hanani等[17]研究不同年齡STC患者腸肌間神經(jīng)節(jié)時發(fā)現(xiàn)神經(jīng)退行性變增多、正常神經(jīng)節(jié)減少與年齡變化有關(guān)，這可能導(dǎo)致結(jié)腸動力紊亂。研究發(fā)現(xiàn),STC患者平均每個腸段的神經(jīng)元數(shù)量、神經(jīng)節(jié)面積以及平均每個神經(jīng)節(jié)中神經(jīng)元的數(shù)量在肌間神經(jīng)叢和深部黏膜下神經(jīng)叢都顯著減少[18]。Wattchow等[19]發(fā)現(xiàn),空白對照組比STC患者結(jié)腸肌間神經(jīng)叢中乙酰膽堿能神經(jīng)元所占的百分比高，在STC患者的結(jié)腸內(nèi)的Ach合成和釋放則會減少。

因此，F(xiàn)C的ENS的功能狀態(tài)主要受腸神經(jīng)節(jié)細(xì)胞、腸肌間神經(jīng)叢及神經(jīng)遞質(zhì)等多種通路的影響，從而綜合調(diào)控FC。

1.2 針刺對腸神經(jīng)節(jié)細(xì)胞及腸肌間神經(jīng)叢的影響

王凱悅等[20]研究發(fā)現(xiàn),在空腸段巨虛組、天樞組及大腸俞組環(huán)縱肌間神經(jīng)叢神經(jīng)節(jié)細(xì)胞陽性表達(dá)較模型組有所上升，3組神經(jīng)節(jié)細(xì)胞空泡樣改變均有所恢復(fù)，在回腸段，上巨虛組及大腸俞組環(huán)縱肌間神經(jīng)叢神經(jīng)節(jié)細(xì)胞陽性表達(dá)較模型組有所上升且神經(jīng)節(jié)細(xì)胞空泡樣改變有所好轉(zhuǎn)，而天樞組有所下降，空泡樣表現(xiàn)未恢復(fù)。在空腸段，針刺上巨虛、天樞及大腸俞對便秘小鼠神經(jīng)元標(biāo)志物PGP9.5陽性表達(dá)的效應(yīng)方向為一致性促進(jìn)作用，而在回腸段，針刺上巨虛、大腸俞表現(xiàn)為促進(jìn)，針刺天樞則表現(xiàn)為抑制。張微[21]研究表明，在疾病狀態(tài)下，針刺大腸俞募穴可能通過促使EGC分泌產(chǎn)生GDNF，調(diào)控PI3K-Akt信號通路，下調(diào)mTOR的表達(dá)，抑制細(xì)胞凋亡，進(jìn)而使肌層內(nèi)肌間神經(jīng)叢數(shù)量增多，神經(jīng)細(xì)胞排列整齊及改善胃腸傳輸功能以治療FC。丁曙晴等[22]研究發(fā)現(xiàn),瀉劑引起的便秘可引起大鼠腸神經(jīng)系統(tǒng)肌間神經(jīng)系統(tǒng)破壞，體現(xiàn)為肌肉斷裂、空泡和神經(jīng)元標(biāo)志物表達(dá)下降，停用刺激性瀉劑灌胃一段時間后已不能自然恢復(fù)到正常狀態(tài)，予以針刺治療對該便秘模型大鼠腸神經(jīng)節(jié)功能恢復(fù)具有促進(jìn)作用。

以上研究表明，針刺治療FC對腸神經(jīng)節(jié)細(xì)胞及腸肌間神經(jīng)叢的調(diào)控，絕大部分是起促進(jìn)作用，但因選穴以及腸段的不同，亦有可能表現(xiàn)對腸神經(jīng)節(jié)細(xì)胞及腸肌間神經(jīng)叢起抑制作用，這有待進(jìn)一步驗證。

1.3 針刺對腸神經(jīng)遞質(zhì)的影響

ENS中有許多的腸神經(jīng)遞質(zhì)，主要分為興奮性調(diào)節(jié)肽(如P物質(zhì)SP、乙酰膽堿ACh及胃泌素GAS等)和抑制性調(diào)節(jié)肽(血管活性腸肽VIP、生長抑素SS及NO等)兩類[23-24]，參與FC中一些生化信號傳導(dǎo)通路，承擔(dān)著神經(jīng)與神經(jīng)、神經(jīng)與肌肉之間復(fù)雜的生化信號傳遞任務(wù)，是腸道生化信號傳導(dǎo)的重要載體。若興奮性遞質(zhì)表達(dá)減少，抑制性遞質(zhì)表達(dá)增加，則會導(dǎo)致腸道運動受到抑制，出現(xiàn)或加重FC。孫彥輝等[25]實驗發(fā)現(xiàn),STC大鼠結(jié)腸SP、VIP陽性表達(dá)較正常組明顯降低，針刺和溫針灸均能明顯提高結(jié)腸SP、VIP陽性表達(dá)面積，且溫針灸在提高結(jié)腸SP陽性表達(dá)面積上效果優(yōu)于單純針刺，表明針灸治療STC有效，其機(jī)制與提高結(jié)腸SP、VIP陽性表達(dá)有關(guān)，而溫針灸效果更好。阮嬰丹等[26]應(yīng)用電針可促進(jìn)STC型小鼠腸道分泌相應(yīng)的腦腸肽，以維持胃腸道興奮性遞質(zhì)SP和抑制性遞質(zhì)SS之間的平衡，即恢復(fù)其正常的化學(xué)性調(diào)控，從而改善胃腸動力障礙。有研究通過對大鼠血清中SS測定，發(fā)現(xiàn)模型組大鼠血清中SS含量明顯升高，針刺組大鼠血清SS含量與空白對照組差異無統(tǒng)計學(xué)意義，說明在FC大鼠模型中，SS含量較正常明顯升高，而針刺可在一定程度上降低FC大鼠血清SS含量[27]。SS是一種抑制性胃腸激素，升高的SS會抑制結(jié)腸蠕動，抑制胃動素、胃泌素等促胃腸運動激素的分泌，從而導(dǎo)致結(jié)腸傳輸功能變慢。由此推測，針刺治療FC的機(jī)制可能與降低SS水平相關(guān)。

綜上，針灸可以提高與胃腸運動相關(guān)的興奮性遞質(zhì)的表達(dá)水平，降低與胃腸運動相關(guān)的抑制性遞質(zhì)的表達(dá)含量，起到雙向調(diào)節(jié)的作用來治療FC。

2 針刺對ICC的調(diào)控

2.1 ICC與功能性便秘的關(guān)系

Cajal間質(zhì)細(xì)胞(Interstitial cells of Cajal,ICC)主要分布在胃腸道內(nèi)部，是介于ENS和SMC之間的一類極其特殊的間質(zhì)細(xì)胞。有研究證實[28]，ICC在胃腸道運動中起重要作用:①ICC是胃腸平滑肌自動節(jié)律性運動的起搏細(xì)胞，產(chǎn)生慢波電位并傳導(dǎo)電活動；②ICC通過調(diào)節(jié)ENS傳至SMC的信號，參與神經(jīng)遞質(zhì)信號的傳遞；③ICC是一種非神經(jīng)牽拉感受器可影響胃腸平滑肌的興奮性和慢波的頻率。目前,較多關(guān)于胃腸道ICC細(xì)胞膜上受體的研究，可知ICC表面可以表達(dá)多種受體蛋白，其中最重要的是c-Kit，它是ICC的特異性標(biāo)記物之一，其表達(dá)異?？赡芤l(fā)ICC表型轉(zhuǎn)化，并失去相應(yīng)的功能[29-30]?，F(xiàn)在國內(nèi)外許多研究通過檢測c-kit來了解ICC的在各種胃腸道疾病中的變化情況。研究發(fā)現(xiàn),STC患者結(jié)腸內(nèi)c-kit蛋白和c-kit mRNA表達(dá)水平降低，在STC患者ICC減少過程中c-kit信號通路扮演著重要角色，故ICC的分布及數(shù)量對腸道動力的發(fā)生和功能調(diào)控極其重要[31]。Taguchi等[32]報道顯示，ICC減少及分布異常是STC患者腸道運動功能障礙產(chǎn)生的重要原因。樸蓮花等[33]發(fā)現(xiàn),單個ICC產(chǎn)生的起搏電流沒有網(wǎng)絡(luò)ICC穩(wěn)定、頻率快、幅度高，說明ICC是形成胃腸平滑肌節(jié)律性運動的起搏細(xì)胞，但是當(dāng)它們形成網(wǎng)絡(luò)才能完成起搏功能。

所以，ICC在FC胃腸道運動中起非常重要作用，是FC發(fā)病的可能重要機(jī)制之一，表現(xiàn)為胃腸道中ICC的分布、數(shù)量以及超微結(jié)構(gòu)改變特別是ICC網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)破壞。

2.2 針刺調(diào)控ICC的表達(dá)

高紡等[34]針刺小鼠上巨虛穴可使STC小鼠首次排便時間縮短，12 h內(nèi)排便粒數(shù)增加，STC小鼠ICC表達(dá)水平上調(diào)，說明針刺上巨虛可顯著改善小鼠STC，STC小鼠ICC病理改變與結(jié)腸功能異?？赡苡嘘P(guān)。針刺治療STC可能通過上調(diào)結(jié)腸組織ICC表達(dá)水平來實現(xiàn)的。衣運玲等[35]研究發(fā)現(xiàn)，STC大鼠結(jié)腸c-kit、SFC蛋白表達(dá)下降，c-kitmRNA、SCF mRNA表達(dá)下降，而針刺可使以ICC減少為基礎(chǔ)結(jié)腸的SCF/C-kit蛋白在表達(dá)生理范圍內(nèi)提高，表明ICC內(nèi)C-kit信號可能是針刺治療STC的重要通路。寧厚旭[36]在實驗中對小鼠注射c-kit的中和抗體(ACK2)，發(fā)現(xiàn)小鼠結(jié)腸表現(xiàn)出ICC數(shù)目下降，成功摸擬了一種ICC的缺失狀態(tài)，驗證了在ICC生長發(fā)育過程中SCF/c-kit信號通路發(fā)揮重要作用，并推斷出減少的ICC并沒有死亡而是出現(xiàn)了表型的變化，而針刺后c-kit蛋白表達(dá)上升表明ICC功能出現(xiàn)恢復(fù)。盛紅梅[37]研究發(fā)現(xiàn),便秘小鼠結(jié)腸ICC的數(shù)目顯著減少，且ICC突起連接雜亂或ICC彼此間不能形成完整的細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)，電鏡下ICC內(nèi)突起間的縫隙連接較小、溶酶體聚集、數(shù)量減少且脂質(zhì)沉積。針刺治療組ICC免疫染色陽性細(xì)胞個數(shù)明顯多于模型組，針刺治療組ICC形態(tài)、分布、細(xì)胞著色及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的完整性均與正常組接近。針刺可影響ICC超微結(jié)構(gòu)的改變，使得ICC與腸神經(jīng)元及平滑肌細(xì)胞縫隙連接緊密，利于胃腸道神經(jīng)信號的傳遞。

上述表明，ICC是ENS和SMC之間的橋梁，它的數(shù)量、形態(tài)、分布特別是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對胃腸道動力的調(diào)控起著非常重要作用，針刺可以通過上調(diào)腸道ICC表達(dá)水平來治療FC。

3 針刺對SMC的影響

3.1 SMC與功能性便秘的關(guān)系

平滑肌是胃腸運動單位的基本構(gòu)件之一，也是胃腸運動的最關(guān)鍵因素之一。胃腸運動除依賴ENS的調(diào)節(jié)及ICC的參與外，還需有平滑肌的結(jié)構(gòu)與舒縮功能完好。平滑肌由縱形肌和環(huán)形肌組成，肌層包括平滑肌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞及Cajal間質(zhì)細(xì)胞，其中平滑肌細(xì)胞(Smooth muscle cell，SMC)是維持胃腸運動的機(jī)械活動基礎(chǔ)及生理基礎(chǔ)，當(dāng)出現(xiàn)排便反射時，SMC上表達(dá)多種信號遞質(zhì)受體，受外源性神經(jīng)系統(tǒng)和胃腸神經(jīng)系統(tǒng)的支配，使結(jié)腸平滑肌產(chǎn)生推進(jìn)和收縮，將大便推至直腸，故便秘的形成與結(jié)腸平滑肌結(jié)構(gòu)和功能異常有直接關(guān)系。Shafik A等[38]研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸平滑肌收縮力在便秘患者中較排便正常者減弱，且其結(jié)腸運動減慢。Ding JH等[39]發(fā)現(xiàn),在STC患者中大多存在結(jié)腸平滑肌肌病，如纖維化、肌細(xì)胞空泡樣變等病理改變。

以上說明，SMC是胃腸電生理活動的執(zhí)行者，它的結(jié)構(gòu)和功能異常以及形成結(jié)腸平滑肌肌病，是FC發(fā)生的可能關(guān)鍵機(jī)制之一。

3.2 針刺對SMC的調(diào)控

張微[21]研究發(fā)現(xiàn),針刺大腸俞募穴可減少SMC的凋亡，使SMC核內(nèi)染色質(zhì)分布均勻，胞漿中線粒體、粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及核糖體等細(xì)胞器數(shù)量增多，結(jié)構(gòu)完整。表明針刺大腸俞募穴可通過抑制結(jié)腸SMC凋亡，改善其形態(tài)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而增強(qiáng)結(jié)腸平滑肌收縮活動，促進(jìn)腸道運動以治療FC。孫建華等[40]研究發(fā)現(xiàn),STC大鼠結(jié)腸功能障礙可能與結(jié)腸平滑肌結(jié)構(gòu)和ICC病理改變有關(guān)。電針天樞穴可使大鼠結(jié)腸腸壁平滑肌結(jié)構(gòu)與ICC趨于正常，可能是其治療STC的機(jī)制之一。在消化道中NO是一種主要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，介導(dǎo)平滑肌舒張，減弱胃腸動力；VIP通過直接與胃腸平滑肌上的VIP受體結(jié)合，活化PKA，使平滑肌超極化，舒張平滑肌，減慢結(jié)腸運動。賈蕊等[41]研究電針、毫針、艾灸治療FC，發(fā)現(xiàn)這3種刺灸方法通過抑制NO、VIP表達(dá)水平，興奮胃腸平滑肌，加快胃腸道蠕動，促進(jìn)排便。

根據(jù)上述可知，針刺相關(guān)腧穴治療FC，可通過抑制SMC凋亡，改善其形態(tài)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而增強(qiáng)平滑肌收縮活動，促進(jìn)腸道運動來實現(xiàn)。

4 討論

綜上所述，ENS、ICC以及SMC三者相互連接，形成一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能強(qiáng)大的獨立的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，構(gòu)成胃腸運動基本功能單位。其中ENS在胃腸道運動中起主要調(diào)節(jié)作用，通過腸神經(jīng)對ICC發(fā)出神經(jīng)沖動信號，ICC作為胃腸起搏細(xì)胞，具有起搏和傳播功能，同時作為信息整合的中轉(zhuǎn)站，負(fù)責(zé)將信號傳送至SMC，使平滑肌收縮或舒張來維持胃腸運動。總之，ENS-ICC-SMC網(wǎng)絡(luò)體系的任何一個環(huán)節(jié)都至關(guān)重要，它們之間相互聯(lián)系、相互作用，共同協(xié)調(diào)胃腸運動，假若某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)缺失或功能異常均有可能引起FC或其他的胃腸道疾病。

針刺作為傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中比較古老的非藥物治療方法，簡單、方便且無毒副作用，相對于藥物治療，針刺治療FC療效明顯且優(yōu)勢顯著，但其作用機(jī)制尚不十分明確。目前，針刺對于功能性便秘ENS-ICC-SMC網(wǎng)絡(luò)體系的各個階段研究成果均有相關(guān)報導(dǎo)，但還較為淺顯,且高質(zhì)量的研究文獻(xiàn)數(shù)量尚不足，而ENS-ICC-SMC網(wǎng)絡(luò)錯綜復(fù)雜，關(guān)于針刺治療FC的機(jī)制可從以下兩方面進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究:①從ENS-ICC-SMC網(wǎng)絡(luò)超微結(jié)構(gòu)的整體入手，探討針刺相關(guān)腧穴對ENS-ICC-SMC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)控，為針刺治療FC提供實驗依據(jù);②表觀遺傳學(xué)機(jī)制對于哺乳動物正常生長和組織特異性的基因表達(dá)非常重要，表觀遺傳學(xué)修飾在疾病發(fā)生發(fā)展中的作用已不可忽視。研究FC的發(fā)生與腸道多種神經(jīng)遞質(zhì)的基因表達(dá)失常聯(lián)系密切，特別是膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(GDNF)作為腸神經(jīng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的關(guān)鍵因子，它的甲基化修飾狀態(tài)及其基因轉(zhuǎn)錄水平的變化，對維護(hù)腸神經(jīng)系統(tǒng)的完整性，促進(jìn)腸神經(jīng)元的存活，調(diào)節(jié)胃腸動力發(fā)揮著重要作用。但目前關(guān)于FC表觀遺傳學(xué)的研究尚未發(fā)現(xiàn)，因此，可從GDNF基因啟動子區(qū)的甲基化修飾狀態(tài)及其基因轉(zhuǎn)錄水平入手，探討針灸治療FC的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制，為針刺治療FC提供實驗依據(jù)。