針刺對(duì)腦卒中突觸可塑性影響的研究現(xiàn)狀及評(píng)述*

王東巖，楊海永，董 旭，路思宇，麻聰聰

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040； 2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150001;3.陜西中醫(yī)藥大學(xué)，陜西 咸陽 711301)

腦卒中具有極高的發(fā)病率與致殘率，全球每年新增腦卒中大約有3 300萬例[1]，嚴(yán)重危害人類健康。腦卒中后絕大部分患者遺留不同程度的神經(jīng)功能障礙，給患者生活及家庭帶來了沉重的負(fù)擔(dān)，因此腦卒中后神經(jīng)功能障礙的康復(fù)是目前臨床的重點(diǎn)問題。既往研究者認(rèn)為，神經(jīng)元細(xì)胞是高度分化的細(xì)胞，成熟的神經(jīng)元細(xì)胞受損后不具有再生的功能。隨著神經(jīng)科學(xué)相關(guān)研究的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，中樞神經(jīng)系統(tǒng)在神經(jīng)元損傷后的修復(fù)及代償機(jī)制也越來越多的被腦血管病專家所發(fā)現(xiàn)。因此腦功能的重組及突觸結(jié)構(gòu)與功能的重塑等觀點(diǎn)也應(yīng)運(yùn)而生[2]。突觸作為神經(jīng)元的基本單位，是神經(jīng)系統(tǒng)信息之間進(jìn)行傳遞的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。突觸的結(jié)構(gòu)與功能能夠隨著外界環(huán)境刺激而發(fā)生變化的特征被稱為突觸的可塑性[3]。突觸可塑性的研究是目前神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最快、成果最多的研究方向。

針刺療法是臨床中對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有確切療效的物理治療方法，針刺在神經(jīng)系統(tǒng)康復(fù)治療中具有明確的療效及獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，針刺能夠促進(jìn)個(gè)體適應(yīng)新環(huán)境，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后康復(fù)的各個(gè)時(shí)期都具有積極的促進(jìn)作用。目前證實(shí)針刺能夠促進(jìn)突觸可塑性，然而其具體作用機(jī)制目前仍不明確[4]。研究表明針刺可能通過促進(jìn)中樞神經(jīng)干細(xì)胞分化發(fā)育成神經(jīng)元細(xì)胞，起到增加神經(jīng)元數(shù)的目的，促進(jìn)突觸的可塑性，從而促進(jìn)神經(jīng)功能的自身修復(fù)[5-6]。

1 突觸可塑性概述

突觸(synapse)是神經(jīng)元與效應(yīng)器細(xì)胞之間產(chǎn)生相互接觸且存在特定的化學(xué)結(jié)構(gòu)及信息傳遞的功能區(qū)域。神經(jīng)元胞體與胞體之間、樹突與樹突之間、軸突與軸突之間均有突觸形成。目前研究發(fā)現(xiàn)突觸一般分為兩種，突觸前膜細(xì)胞通過神經(jīng)遞質(zhì)將信息傳遞至突觸后膜細(xì)胞者為化學(xué)突觸；突觸信息通過電信號(hào)傳遞的突觸被稱為電突觸。大部分哺乳動(dòng)物的突觸傳遞基本都是化學(xué)突觸。

突觸是神經(jīng)細(xì)胞間相互聯(lián)系的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與功能單位，神經(jīng)系統(tǒng)中常見的是某一神經(jīng)元的軸突與另一神經(jīng)元的樹突間所形成的樹突突觸或與胞體形成的胞體突觸[7]。突觸對(duì)缺血損傷十分敏感，研究發(fā)現(xiàn)腦缺血能夠?qū)е律窠?jīng)突觸數(shù)量減少、突觸傳遞信息的功能障礙。因此針對(duì)突觸的重構(gòu)機(jī)制主要是突觸數(shù)量的改變、新生突觸的出現(xiàn)、突觸密度的改變及突觸傳遞功能增強(qiáng)，突觸可塑性是腦可塑性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),決定腦功能的可塑性[8]。

近幾年對(duì)腦卒中康復(fù)研究的重點(diǎn)之一是腦的可塑性，腦可塑性理論是腦卒中臨床治療的重要理論基礎(chǔ)之一[9]。針刺療法作為治療腦卒中的有效手段，已經(jīng)在臨床中得到了廣泛的推廣。研究表明針刺可以促進(jìn)腦卒中后中樞神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的自身修復(fù)與重建,主要機(jī)制可能是突觸的可塑性[10-12]。針刺治療能夠促進(jìn)突觸結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)或重塑，進(jìn)而促進(jìn)腦功能的重建[13]。

2 針刺對(duì)突觸結(jié)構(gòu)可塑性的影響

針刺治療作用于腧穴可以激發(fā)人體的經(jīng)氣，調(diào)動(dòng)機(jī)體固有的調(diào)節(jié)能力，協(xié)調(diào)陰陽。通過多靶點(diǎn)、多個(gè)作用環(huán)節(jié)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生保護(hù)與治療作用。針刺對(duì)腦卒中后中樞神經(jīng)系統(tǒng)中突觸的超微結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生顯著的影響，突觸結(jié)構(gòu)的可塑性主要為突觸形態(tài)的改變、突觸之間建立新的聯(lián)系。以單個(gè)突觸為觀察對(duì)象，其可塑性表現(xiàn)為突觸結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變，其中評(píng)價(jià)突觸可塑性改變客觀的指標(biāo)有突觸數(shù)密度、面密度、單個(gè)突觸平均面積、突觸間隙寬度、突觸后致密物質(zhì)及突觸界面曲率；從突觸整體效應(yīng)角度研究主要有突觸數(shù)量的增加、新突觸的形成、興奮性突觸的突觸前后膜界面擴(kuò)大和樹突棘密度增加[14-15]。

研究發(fā)現(xiàn)針刺治療對(duì)腦卒中后突觸結(jié)構(gòu)可塑性有顯著的調(diào)節(jié)作用。杜亦旭等[16]采用電針治療缺血再灌注模型大鼠，觀察不同時(shí)間段突觸結(jié)構(gòu)改變，研究結(jié)果顯示電針治療可以增加大鼠突觸的數(shù)密度及面密度，促進(jìn)突觸重建。宋長明等[17]采用電針作用缺血再灌注模型大鼠“百會(huì)”“神庭”觀察突觸超微結(jié)構(gòu)的改變，研究結(jié)果顯示針刺治療能夠增加突觸數(shù)量及突觸囊泡，提高突觸可塑性。Yi Wei等[18]觀察電針對(duì)腦缺血大鼠突觸可塑性的影響，研究結(jié)果表明電針治療可以增加腦缺血大鼠缺血皮層的突觸數(shù)密度(Nv)、表面密度(Sv)、體積密度(Vv)和突觸后密度(PSD)，促進(jìn)突觸的可塑性。

3 針刺對(duì)突觸功能可塑性的影響

突觸功能的可塑性是指被破壞的突觸傳遞功能被激發(fā)作用，包括長時(shí)程增強(qiáng)(Long-term potentiation,LTP)和長時(shí)程抑制(Long-term depression, LTD)。LTP是指對(duì)單突觸重復(fù)刺激或兩組突觸以協(xié)同方式對(duì)突觸聯(lián)系于重建的影響，在神經(jīng)損傷后突觸功能的恢復(fù)中具有重要意義[19]。LTD與LTP的情況相反，LTD是指突觸功效的長時(shí)間降低[20]。腦血管病能夠?qū)е峦挥|LTP和LTD發(fā)生變化，LTP的改變可以誘發(fā)突觸數(shù)目的增加，單個(gè)突觸的突觸界面曲率、樹突棘和突觸后致密區(qū)發(fā)生改變，并能誘導(dǎo)突觸前后膜發(fā)生改變，從而對(duì)遞質(zhì)的釋放及神經(jīng)功能產(chǎn)生影響；LTD可以抑制突觸后膜的過度興奮，增加相鄰?fù)挥|LTP誘導(dǎo)功能的敏感性、提高神經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)重建的精細(xì)度與靈活性，對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重建具有促進(jìn)作用。

研究表明針刺可以顯著地促進(jìn)腦卒中后突觸功能的重塑。孫倩倩等[21]采用電針刺激百會(huì)、神庭穴，結(jié)果顯示電針治療能夠增強(qiáng)LTP誘導(dǎo)能力。徐振華等[22]采用電針治療MCAO模型大鼠百會(huì)、大椎穴，結(jié)果顯示針刺可以促進(jìn)海馬DG區(qū)由缺血導(dǎo)致?lián)p傷的修復(fù)。謝冕等[23]觀察針刺百會(huì)穴對(duì)老年大鼠認(rèn)知功能障礙的影響，通過針刺觀察海馬神經(jīng)元興奮性突觸后電位的變化，評(píng)價(jià)電針對(duì)海馬突觸LTP的影響，結(jié)果顯示針刺百會(huì)穴能夠顯著改善癡呆大鼠學(xué)習(xí)記憶障礙。針刺可能促進(jìn)腦卒中后中樞神經(jīng)元突觸的傳遞效率從而促進(jìn)突觸可塑性的形成，促進(jìn)腦缺血后神經(jīng)功能的修復(fù)。

4 針刺對(duì)突觸可塑性相關(guān)因子的影響

突觸本身不是靜止的，而是一個(gè)動(dòng)態(tài)的連接，突觸的可塑性與影響突觸可塑性的相關(guān)蛋白因子密切相關(guān)，針刺可能通過調(diào)控突觸可塑性相關(guān)因子的表達(dá)調(diào)節(jié)突觸的可塑性。

4.1 突觸素

突觸素(Synaptophysin,SYP)又稱突觸囊泡蛋白、P38，在神經(jīng)元胞體中合成，特異性分布在軸突終末的突觸前囊泡膜上,位于小突觸囊泡,是一種含量比較豐富的鈣結(jié)合膜蛋白，具有縫隙連結(jié)樣通道性質(zhì)，對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)可產(chǎn)生修飾、儲(chǔ)存、調(diào)節(jié)及釋放作用[24]。SYP與肌動(dòng)蛋白在突觸囊泡處相結(jié)合后發(fā)揮調(diào)節(jié)神經(jīng)末梢釋放突觸囊泡的作用，主要對(duì)神經(jīng)突觸的發(fā)育及突觸可塑性產(chǎn)生影響，SYP參與調(diào)控神經(jīng)出芽，是突觸重建的標(biāo)志因子[25-26]。鄒童[27]研究頭穴叢刺法對(duì)腦缺血大鼠P38的影響，結(jié)果顯示針刺可以促進(jìn)腦缺血大鼠腦組織中SYP的表達(dá),促進(jìn)腦功能的恢復(fù)。Liu Jiao等[28]采用電針MCAO模型大鼠百會(huì)、神庭穴觀察P38的表達(dá)與細(xì)胞凋亡之間的關(guān)系，研究結(jié)果表明電針治療能抑制大鼠體內(nèi)P38的活化，對(duì)細(xì)胞凋亡產(chǎn)生影響。

4.2 神經(jīng)生長因子

神經(jīng)生長因子(Nerve growth factor,NGF)是神經(jīng)營養(yǎng)因子中最早被發(fā)現(xiàn)的，具有營養(yǎng)神經(jīng)元和促突觸生長生物學(xué)作用的神經(jīng)調(diào)節(jié)因子，對(duì)神經(jīng)元的發(fā)育、分化、生長、再生和功能特性的表達(dá)均具有重要的調(diào)控作用，促進(jìn)神經(jīng)元損傷后的再生，尤其在軸突的生長及軸突細(xì)胞存活等方面作用尤為重要。腦缺血導(dǎo)致腦組織損傷后，NGF主要通過抑制細(xì)胞內(nèi)鈣離子的含量來拮抗氨基酸的興奮毒性，NGF表達(dá)的增加能夠顯著保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞及提高神經(jīng)元存活率。劉立等[29]采用電針治療腦缺血再灌注損傷模型大鼠“百會(huì)”“印堂”和雙側(cè)“足三里”觀察NGF表達(dá)水平，研究結(jié)果顯示電針治療能夠促進(jìn)大鼠腦內(nèi)NGF的表達(dá)，起到腦保護(hù)作用。Chen Juan等[30]研究發(fā)現(xiàn)電針治療能促進(jìn)小鼠NGF含量的表達(dá)，促進(jìn)突觸的生長。

4.3 腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子

腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(Brain derived neurotrophic factor，BDNF)是一種腦內(nèi)合成、廣泛的分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白。在腦卒中損傷后，BDNF具有保護(hù)缺血半暗帶神經(jīng)元、抑制遲發(fā)性神經(jīng)元壞死的作用，從而減少缺血導(dǎo)致的腦組織損傷，促進(jìn)損傷腦組織修復(fù)。BDNF可以調(diào)控活動(dòng)依賴性的突觸修飾、聯(lián)系及效能[31]。王東巖等[32]采用電針治療MCAO模型大鼠“前三里”“外關(guān)”觀察缺血區(qū)BDNF表達(dá)，研究結(jié)果顯示造模后大鼠腦組織中BDNF表達(dá)明顯減少，電針治療14 d后，BDNF含量顯著增加，表明電針治療能夠促進(jìn)腦梗死大鼠腦組織中BDNF的表達(dá)。Zhang Yong等[33]研究發(fā)現(xiàn)針刺治療能夠明顯促進(jìn)小鼠腦組織中BDNF的表達(dá)，抑制細(xì)胞凋亡。電針治療能夠促進(jìn)BDNF在缺血后的表達(dá)，有效地防止半影區(qū)缺血神經(jīng)元壞死，修復(fù)損傷神經(jīng)元，促進(jìn)梗死灶周圍新突觸的形成。

4.4 生長相關(guān)蛋白-43

生長相關(guān)蛋白-43(Growth Associated Protein,GAP-43 )是一種神經(jīng)組織中特有的軸突膜蛋白，主要參與神經(jīng)細(xì)胞外生長及突觸發(fā)育形成和神經(jīng)細(xì)胞再生，特別是在生長、分化及再生的軸突末端中含量極高。GAP-43具有調(diào)節(jié)軸突延伸的作用，改善錐基部胞漿膜的擴(kuò)展情況從而促進(jìn)軸突的生長及細(xì)胞形態(tài)的改變。作為細(xì)胞內(nèi)信號(hào)，能夠顯著增強(qiáng)與G蛋白偶合受體的轉(zhuǎn)運(yùn)。GAP-43作為軸突生長的標(biāo)志物，其表達(dá)量的多少與軸突的發(fā)芽呈正相關(guān)性。李影[34]采用不同頻率電針作用于MCAO大鼠“前三里”“外關(guān)”,觀察GAP-43的表達(dá)，結(jié)果顯示不同頻率電針均可促進(jìn)MCAO大鼠腦組織中GAP-43含量的表達(dá)，改善腦梗死大鼠神經(jīng)功能損傷。Xu Ming-Shu等[35]研究發(fā)現(xiàn)針刺能夠顯著促進(jìn)GAP-43的表達(dá)，抑制缺血損傷，提高神經(jīng)可塑性。

4.5 神經(jīng)細(xì)胞黏附分子

神經(jīng)細(xì)胞黏附分子(Neural cell adhesion molecule,NCAM)是位于軸突膜和突觸前、后膜上的糖蛋白，具有促進(jìn)神經(jīng)再生、維持突觸的結(jié)構(gòu)、促進(jìn)神經(jīng)元出芽生長的作用。NCAM對(duì)神經(jīng)生長的刺激作用具有一個(gè)閾值，當(dāng)NCAM含量達(dá)到或超過閾值時(shí)，則會(huì)顯著刺激神經(jīng)生長。NCAM在生物體內(nèi)參與突觸重建與調(diào)控細(xì)胞間的黏附，使突觸的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變從而促進(jìn)突觸的可塑性[36]。馬睿杰[37]采用電項(xiàng)針和項(xiàng)針治療MCAO模型大鼠，觀察NCAM等蛋白的表達(dá)，結(jié)果顯示電項(xiàng)針和項(xiàng)針治療能夠促進(jìn)NCAM等蛋白的表達(dá)，誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞增殖、分化，促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)，降低腦缺血再灌注引起的腦組織損傷；電項(xiàng)針和項(xiàng)針治療能夠促進(jìn)NCAM mRNA的表達(dá)，促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞增殖、遷移和分化，從而促進(jìn)神經(jīng)再生、修復(fù)及功能重建。

4.6 N-甲基-D-天門冬氨酸

N-甲基-D-天門冬氨酸(N-methy-D-aspartic-acid,NMDA)受體是哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)之一，當(dāng)NMDA受體過度激活，導(dǎo)致細(xì)胞膜內(nèi)外離子平衡失調(diào)，引起神經(jīng)毒性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的激活，導(dǎo)致神經(jīng)元損傷或死亡，造成中樞神經(jīng)神經(jīng)元功能的障礙。NMDA主要分布于大腦皮層、海馬和紋狀體等部位，對(duì)維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能正常具有重要作用。沈梅紅等[38]采用電針“百會(huì)”“大椎”作用于缺血再灌注模型大鼠，觀察NMDA等表達(dá)，探究電針對(duì)神經(jīng)毒性的拮抗作用，研究結(jié)果顯示電針治療能夠調(diào)節(jié)NMDA受體復(fù)合物的功能活性，抑制NMDA受體介導(dǎo)的興奮性氨基酸毒性反應(yīng)，減輕腦缺血再灌注導(dǎo)致的腦組織損傷，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

4.7 星形膠質(zhì)細(xì)胞

中樞神經(jīng)組織中的細(xì)胞主要有神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞兩種。星形膠質(zhì)細(xì)胞(Astroglia)能夠支持和營養(yǎng)神經(jīng)元，是腦組織的主要組成成分[39]。星形膠質(zhì)細(xì)胞在特定的刺激下具有可塑性，神經(jīng)突起形態(tài)學(xué)的改變是成熟的星形膠質(zhì)細(xì)胞可塑性的主要表現(xiàn)形式，通過改變星形膠質(zhì)細(xì)胞突起與神經(jīng)元之間的空間位置、排列及覆蓋情況，抑制或加強(qiáng)突觸的形成，這種可塑性的變化主要是結(jié)合神經(jīng)元突觸活動(dòng)[40]。星形膠質(zhì)細(xì)胞也參與了突觸結(jié)構(gòu)組成，神經(jīng)元興奮后誘導(dǎo)周圍星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)Ca2+含量的增加，釋放化學(xué)遞質(zhì)，反饋至神經(jīng)元，產(chǎn)生突觸前抑制，影響神經(jīng)元的興奮性和調(diào)節(jié)突觸之間信息傳遞。腦卒中后星形膠質(zhì)細(xì)胞被激活，參與神經(jīng)元損傷后的修復(fù)，星形膠質(zhì)細(xì)胞還能夠促進(jìn)突觸的形成，維持神經(jīng)元突觸功能，調(diào)節(jié)突觸可塑性。羅燕[41]采用電針治療MCAO模型大鼠“百會(huì)”“大椎”穴，觀察星形膠質(zhì)細(xì)胞等的表達(dá)及突觸結(jié)構(gòu)變化，研究結(jié)果顯示電針治療星形膠質(zhì)細(xì)胞腫脹程度較模型組減輕，突觸結(jié)構(gòu)明顯改善，電針治療可能促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化，對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞與突觸之間產(chǎn)生良性相互作用，促進(jìn)突觸的結(jié)構(gòu)和功能重塑。毛君如等[42]采用電針治療高血脂合并腦缺血模型大鼠“豐隆”“百會(huì)”穴，觀察星形膠質(zhì)細(xì)胞活化狀態(tài)，研究結(jié)果顯示電針治療可以使星形膠質(zhì)細(xì)胞活化，促進(jìn)腦出血大鼠神經(jīng)系統(tǒng)修復(fù)。

5 展望

針刺作為一種臨床腦血管疾病治療的常用外源性刺激，具有明確的療效。在突觸重塑過程中參與調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白的表達(dá)及促進(jìn)突觸結(jié)構(gòu)的修復(fù)。目前國內(nèi)外科學(xué)家從突觸相關(guān)蛋白進(jìn)行研究取得了一系列的研究成果，然而針刺調(diào)節(jié)突觸可塑性的機(jī)制目前仍未完全闡明，神經(jīng)元的活動(dòng)性導(dǎo)致突觸效能改變的具體方式也不明確；針刺對(duì)突觸可塑性影響的機(jī)制也存在很多疑問。因此要明確針刺對(duì)突觸可塑性的作用機(jī)制仍需深入研究。目前關(guān)于針刺對(duì)突觸可塑性影響的研究大多只是集中在針刺后靶分子表達(dá)的變化，而針刺的明確作用靶點(diǎn)需要通過靶分子基因沉默或過表達(dá)的研究方法才能得出。針刺是否通過非神經(jīng)元修飾對(duì)突觸可塑性產(chǎn)生影響的問題也需解決。針刺作用的不同信號(hào)通路之間是否存在聯(lián)系仍需要進(jìn)一步研究探討。