褪黑素及其受體介導(dǎo)的耳甲電刺激降糖效應(yīng)機(jī)制研究進(jìn)展及展望＊

李少源，榮培晶＊＊，高國建，張紫璇

（1. 中國中醫(yī)科學(xué)院針灸研究所 北京 100700；2. 中國中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)藥防治艾滋病研究中心 北京 100700）

糖尿病是一組以高血糖為特征的代謝性疾病，屬于中醫(yī)“消渴”范疇，上、中、下三消與肺、胃（脾）、腎等臟腑密切相關(guān)[1,2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球有近4.25 億糖尿病患者，預(yù)計(jì)到2045 年，全球20-79 歲糖尿病患者將增加至6.29 億，而我國糖尿病患病人數(shù)高達(dá)1.14 億，已成為世界上糖尿病患病人數(shù)最多的國家[3]，給社會(huì)、家庭和個(gè)人都帶來巨大負(fù)擔(dān)，防治糖尿病已成為我國乃至全球健康領(lǐng)域亟待解決的重大問題。2 型糖尿病的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，越來越多的研究表明，褪黑素作為一種由松果體分泌的神經(jīng)內(nèi)分泌激素，對(duì)糖尿病及其慢性并發(fā)癥具有保護(hù)作用[4]。目前臨床用于糖尿病治療的藥物種類繁多，但常出現(xiàn)低血糖、變態(tài)反應(yīng)、乳酸中毒甚至死亡等嚴(yán)重不良反應(yīng)，同時(shí)有近半數(shù)的患者存在不良用藥現(xiàn)象[5,6]，成為糖尿病治療效果不佳的重要原因，因此研發(fā)一種有效調(diào)節(jié)血糖的非藥物療法尤為迫切。針灸是傳統(tǒng)中醫(yī)藥的重要組成部分，作為一種非藥物干預(yù)手段在糖尿病及其并發(fā)癥的治療中得到廣泛應(yīng)用[7-9]。耳針是針灸學(xué)科的重要分支，針刺耳穴可調(diào)節(jié)臟腑功能、治療多種疾病，且具有方便、簡捷、利于操作等優(yōu)勢。

《靈樞·口問篇》記載“耳者，宗脈之所聚也”，臨床也常選用肺、胃、脾、腎等耳甲區(qū)耳穴刺激調(diào)節(jié)血糖[10,11]，取得很好的臨床療效，但其效應(yīng)機(jī)制如何尚未闡明，本文試圖從褪黑素及其受體的角度探討耳甲電針對(duì)血糖調(diào)節(jié)的效應(yīng)機(jī)制。

1 耳甲電針調(diào)節(jié)血糖的中西醫(yī)理論依據(jù)

臨床常用于調(diào)節(jié)血糖的穴位（如肺、胃、脾、腎等）主要位于耳穴內(nèi)臟代表區(qū)，其依據(jù)主要是由于糖尿病的發(fā)病與上述臟腑密切相關(guān)?！鹅`樞·本臟》云“肺脆則苦病消癉易傷”“脾脆則善病消癉易傷”“腎脆則善病消癉易傷”。肺主治節(jié)，通調(diào)水道，可調(diào)節(jié)全身氣、血、津液及臟腑生理功能的作用，肺失治節(jié)，水谷精微不能正常輸布，留于血液中，使血糖升高；脾主運(yùn)化，脾氣充足，水谷精微才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，五臟六腑、四肢百骸才能得以濡養(yǎng)，若脾氣不足，運(yùn)化失常，則“百病由生”；腎主水，主宰機(jī)體的水液代謝，腎為胃之關(guān)，腎氣的蒸化作用正常則胃關(guān)開合有度，肺津輸布有序。因此，耳穴肺、胃、脾、腎等耳甲內(nèi)臟區(qū)穴位在血糖調(diào)節(jié)方面發(fā)揮重要作用[12,15]。

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，上述耳穴內(nèi)臟區(qū)恰好位于迷走神經(jīng)耳支分布區(qū)（即耳甲區(qū)），該區(qū)是哺乳動(dòng)物體表唯一有迷走神經(jīng)分布的區(qū)域[13]，刺激耳甲區(qū)可有效激活迷走神經(jīng)傳入纖維[14]，因此刺激該區(qū)激活迷走神經(jīng)耳支是耳甲電針調(diào)節(jié)血糖的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)。臨床研究證實(shí)，耳甲電針可顯著降低糖耐量受損患者空腹血糖、餐后2 h血糖、糖化血紅蛋白[15]，改善胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)[16]，是耳甲電針調(diào)節(jié)血糖的有力臨床依據(jù)；形態(tài)學(xué)研究表明，在耳甲區(qū)注射神經(jīng)束路熒光示蹤劑霍亂毒素亞單位B（Cholera Toxin Subunit B，CTB），觀察到CTB 跨神經(jīng)節(jié)段標(biāo)記在同側(cè)孤束核尾部、三叉神經(jīng)脊束核背內(nèi)側(cè)、楔形核外側(cè)部和C2-3 背角，表明迷走神經(jīng)耳支能直接向迷走神經(jīng)感覺核-孤束核的纖維投射[14]；電生理研究表明，耳甲電針可激活孤束核內(nèi)葡萄糖敏感和胰島素敏感神經(jīng)元，其中以葡萄糖抑制性反應(yīng)細(xì)胞為主[17]，形成耳甲電針參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)促進(jìn)胰島素分泌、降低血糖的生理學(xué)基礎(chǔ)；生物化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，耳甲電針可顯著上調(diào)Zucker 糖尿病大鼠下丘腦、肝臟、骨骼肌等不同組織胰島素受體的表達(dá)，并對(duì)血糖、糖化血紅蛋白、胰島素和胰高血糖素具有長期的調(diào)控作用[18-19]。

2 褪黑素及其受體介導(dǎo)的耳甲電針降糖效應(yīng)機(jī)制

2.1 褪黑素及其受體對(duì)血糖調(diào)節(jié)的影響

褪黑素（Melatonin，Mel）是一種由松果體合成并分泌的神經(jīng)內(nèi)分泌激素，廣泛參與機(jī)體的各項(xiàng)生理活動(dòng)，具有改善睡眠和抑郁狀態(tài)[20]、調(diào)節(jié)免疫[21]、抗自由基和氧化應(yīng)激損傷[22]及調(diào)控血糖代謝[4,23-24]等多種功能。近年來關(guān)于Mel降糖效應(yīng)作用機(jī)制的研究越來越受到重視，包括葡萄糖的利用、胰島素敏感性、胰島素合成分泌等多方面因素。研究表明，與單純胰島素或褪黑素治療相比，二者聯(lián)合使用可更好的抑制鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的2 型糖尿病大鼠血糖升高，改善白色脂肪組織胰島素敏感狀態(tài)[25]；松果體摘除大鼠表現(xiàn)為明顯的血糖和胰高血糖素水平升高，GLUT4 基因和蛋白表達(dá)下調(diào)，胰島素水平下降，而經(jīng)Mel治療后可有效逆轉(zhuǎn)上述血糖紊亂狀態(tài)[26]。另有發(fā)表于JAMA 雜志的臨床研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素低水平與2 型糖尿病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)之間存在密切的相關(guān)關(guān)系，如何調(diào)節(jié)褪黑素低水平狀態(tài)將有望改善胰島素抵抗并降低2 型糖尿病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[27]。

褪黑素受體1（MT1）和2（MT2）是參與血糖代謝的褪黑素膜受體，廣泛分布于神經(jīng)、心血管、免疫和生殖等多個(gè)系統(tǒng)[28]。褪黑素可通過胰島β 細(xì)胞MT1 及其偶聯(lián)的環(huán)磷酸腺苷（cAMP）信號(hào)通路[29]和MT2 及其偶聯(lián)的環(huán)磷酸鳥苷（cGMP）信號(hào)通路[30,31]分別調(diào)控胰島素的分泌。研究表明，MT1 受體敲除小鼠由于胰島素敏感性和功能明顯下降和肝臟葡萄糖生成障礙而表現(xiàn)出較為明顯的系統(tǒng)性胰島素抵抗癥狀[32]，且攜帶MT2受體rs10830963（C/G）基因變異型的人群具有發(fā)生2型糖尿病和胰島素功能受損的遺傳傾向[33,34]。由此我們推斷，褪黑素及其受體與胰腺內(nèi)分泌系統(tǒng)之間相互作用關(guān)系的揭示，對(duì)于尋找糖尿病治療新靶點(diǎn)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

松果體內(nèi)褪黑素的合成分泌受光強(qiáng)度的控制，黑暗條件下，視交叉上核發(fā)出的沖動(dòng)作用于交感神經(jīng)頸上神經(jīng)節(jié)，節(jié)后神經(jīng)纖維釋放的去甲腎上腺素可通過β1 受體轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)，激活褪黑素合成酶系以增加褪黑素合成和分泌[35]。近年研究發(fā)現(xiàn)，2 型糖尿病大鼠松果體內(nèi)褪黑素合成的前體細(xì)胞數(shù)量減少、去甲腎上腺素合成功能低下、褪黑素合成酶系表達(dá)異常，表現(xiàn)出明顯的松果體內(nèi)褪黑素合成和分泌紊亂，甚至存在加速糖尿病周圍神經(jīng)病變的風(fēng)險(xiǎn)[36]，因此如何調(diào)動(dòng)機(jī)體除松果體外的其他器官分泌褪黑素則成為問題的關(guān)鍵所在。生理上，褪黑素不僅可以在松果體內(nèi)合成，其他部位也可以通過激活副交感神經(jīng)而引起除松果體以外的其他器官釋放褪黑素[29]。胃腸道生成的褪黑素比松果體高400 倍，是褪黑素巨大的貯存池[37]，且該部位褪黑素的分泌不受光信號(hào)的控制，不具有晝夜節(jié)律性分泌的特性，而是通過節(jié)律性進(jìn)食刺激腸嗜鉻細(xì)胞，這些細(xì)胞含有褪黑素合成過程中的全部4 種前體成分，且在松果體摘除后其數(shù)量呈代償性增加[29]。

近年來，迷走神經(jīng)傳出效應(yīng)在代謝類疾病中的作用越來越受到重視[16]。研究證實(shí)，電刺激迷走神經(jīng)傳出纖維可有效改善血糖和胰島素水平異常[38]、控制體重和攝食行為[39]，并作用于腸嗜鉻細(xì)胞[40]，激活胃腸道內(nèi)褪黑素能系統(tǒng)。本團(tuán)隊(duì)前期研究表明，耳甲電針可促進(jìn)ZDF 松果體摘除大鼠血漿褪黑素節(jié)律性分泌增加[18-19]，由此推測耳甲電針激活迷走神經(jīng)誘導(dǎo)產(chǎn)生的褪黑素可能來源于以胃腸道為主的松果體以外的其他器官[40]。

2.2 胃腸道褪黑素-胰腺細(xì)胞介導(dǎo)的耳甲電針降糖效應(yīng)機(jī)制

神經(jīng)解剖學(xué)研究顯示，耳迷走神經(jīng)末梢分布于耳甲腔和外耳道。耳甲電針可激活迷走神經(jīng)耳支，傳入神經(jīng)纖維到達(dá)下神經(jīng)節(jié)病向內(nèi)傳入至孤束核，后者與迷走神經(jīng)背核又發(fā)生突觸聯(lián)系[41]。由迷走神經(jīng)背核發(fā)出的神經(jīng)纖維傳遞至下丘腦，并發(fā)出膽堿能節(jié)后神經(jīng)纖維到達(dá)松果體；較長的神經(jīng)纖維到達(dá)結(jié)腸左曲以前的消化道，走行距離較遠(yuǎn)，稱為迷走神經(jīng)干，該神經(jīng)干可到達(dá)器官旁結(jié)和器官壁內(nèi)結(jié)，在此換元后，膽堿能節(jié)后纖維下行至胰腺、胃腸道等外周靶器官。迷走神經(jīng)傳出纖維一方面到達(dá)胰腺，終止于胰腺小葉間隔的小神經(jīng)節(jié)，節(jié)后纖維進(jìn)入腺泡的β-細(xì)胞，調(diào)控胰島素分泌，形成“迷走-胰島素系統(tǒng)”，該胰島素的分泌與迷走神經(jīng)的興奮性密切相關(guān)，產(chǎn)生直接且即時(shí)的血糖調(diào)節(jié)效應(yīng)；另一方面到達(dá)胃腸道作用于腸嗜鉻細(xì)胞，激活胃腸道內(nèi)褪黑素能系統(tǒng)，促進(jìn)褪黑素分泌。褪黑素通過MT1激活α 細(xì)胞，使血糖濃度升高，進(jìn)而刺激β細(xì)胞迅速釋放胰島素，使血糖水平下降。由于褪黑素的分泌以及MT2 對(duì)β 細(xì)胞具有抑制作用，可延遲胰島素的分泌，此過程發(fā)生在α 細(xì)胞激活的即刻以及胰高血糖素分泌之后，因此該抑制效應(yīng)可平衡胰島素和胰高血糖素的分泌，產(chǎn)生間接且持久的血糖調(diào)節(jié)效應(yīng)。因此，迷走神經(jīng)傳出效應(yīng)是參與耳甲電針調(diào)節(jié)胃腸道褪黑素和胰腺細(xì)胞產(chǎn)生降糖效應(yīng)的關(guān)鍵因素（圖1）。

3 展望

眾所周知，植入式迷走神經(jīng)刺激作為一種被美國FDA 批準(zhǔn)的干預(yù)方法不僅被廣泛應(yīng)用在難治性癲癇和抑郁癥的治療上，而且在肥胖、高血糖、高血壓等代謝綜合征中也取得了十分顯著的臨床療效[42]。然而迷走神經(jīng)刺激往往由于手術(shù)創(chuàng)傷、經(jīng)濟(jì)花費(fèi)等多種原因嚴(yán)重限制了其臨床應(yīng)用。

耳針治療疾病方法獨(dú)特、臨床應(yīng)用廣泛，起源于中國、發(fā)展于歐洲、興盛于中國，是針刺所有微針系統(tǒng)中最具發(fā)展可能、最能體現(xiàn)中西醫(yī)理論結(jié)合的典型范例。基于中醫(yī)耳穴理論，結(jié)合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)理念，我們團(tuán)隊(duì)率先提出耳甲（迷走神經(jīng)）電刺激治療糖尿病新方法，具有操作簡單、安全性高、成本低廉的優(yōu)勢，大大降低了醫(yī)療資源的消耗，還可以與其他干預(yù)措施聯(lián)合使用，協(xié)同生活方式干預(yù)，有望產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。