針刺雙向良性調(diào)控星形膠質(zhì)細(xì)胞治療脊髓損傷的研究進(jìn)展＊

曹祖懋，時(shí)素華，胡 煜，葉 青，李志剛＊＊

（1.北京中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院 北京102488；2.北京中醫(yī)藥大學(xué)第三附屬醫(yī)院 北京100029）

＊＊通訊作者：李志剛，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向：針刺干預(yù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的臨床和機(jī)理研究；時(shí)素華，副主任醫(yī)師，主要研究方向：針刺干預(yù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的臨床和機(jī)理研究

脊髓損傷（spinal cord injury，SCI）一般是指患者受到外傷作用，而導(dǎo)致的損傷節(jié)段平面以下功能和感覺功能喪失的一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病。根據(jù)流行病學(xué)統(tǒng)計(jì)我國(guó)每100萬(wàn)人中有37人患有SCI，而亞洲的患病率為12.06-61.6/100萬(wàn)[1-2]。通常，按照其損傷性質(zhì)不同可分為原發(fā)性損傷和繼發(fā)性損傷。原發(fā)性損傷是指脊髓在瞬間受到的不可逆的機(jī)械性損傷，造成大量的神經(jīng)元死亡；而繼發(fā)性損傷是一種繼發(fā)的延遲性、進(jìn)行性組織損傷。造成損傷的部位由原發(fā)性組織損傷的區(qū)域向四周神經(jīng)組織擴(kuò)散，由分子和細(xì)胞等發(fā)生的一系列復(fù)雜級(jí)聯(lián)反應(yīng)，包括炎癥、氧化應(yīng)激和神經(jīng)膠質(zhì)瘢痕形成，進(jìn)一步導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡以及脫髓鞘等。致使患者受損節(jié)段以下神經(jīng)功能嚴(yán)重?fù)p壞。雖然許多特定的分子機(jī)制和潛在的治療靶標(biāo)尚不清楚，但在炎癥、氧化應(yīng)激和神經(jīng)膠質(zhì)瘢痕等許多的繼發(fā)性損傷機(jī)制中都有發(fā)現(xiàn)有星形膠質(zhì)細(xì)胞的參與，隨著科學(xué)技術(shù)與學(xué)科的不斷發(fā)展，膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)中樞神經(jīng)的作用越來(lái)越受到廣泛科研人員的重視。星形膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中數(shù)量最多的細(xì)胞。在正常情況下，星形膠質(zhì)細(xì)胞參與維持正常的生理活動(dòng)。而在SCI后，損傷區(qū)域附近的星形膠質(zhì)細(xì)胞迅速被激活，發(fā)生肥大、反應(yīng)性增生等反應(yīng)，最后形成膠質(zhì)瘢痕，同時(shí)也參與多種繼發(fā)性損傷機(jī)制，進(jìn)一步損傷神經(jīng)元。目前，越來(lái)越多治療手段將目光聚焦于星形膠質(zhì)細(xì)胞上，研究人員發(fā)現(xiàn)SCI后星形膠質(zhì)細(xì)胞不僅可起到隔離炎癥的作用，還能分泌各種因子保護(hù)和促進(jìn)神經(jīng)元生長(zhǎng)[3-4]。因此進(jìn)一步探究損傷后的星形膠質(zhì)細(xì)胞所發(fā)生的一系列生理病理變化對(duì)以后尋找確切治療切入點(diǎn)是十分有必要的，針刺作為中醫(yī)治療手段中不可或缺的一項(xiàng)也在治療SCI中發(fā)揮了重要作用，且其治療作用與星形膠質(zhì)細(xì)胞有很大的關(guān)聯(lián)，因此本文總結(jié)了繼發(fā)性脊髓損傷中星形膠質(zhì)細(xì)胞的作用及針刺對(duì)其的影響，作此綜述，并為后續(xù)的研究和指導(dǎo)治療提供思路。

1 星形膠質(zhì)細(xì)胞在SCI后的作用

1.1 星形膠質(zhì)細(xì)胞在SCI后的正面作用

1.1.1 限制炎癥

炎癥是SCI后十分常見的繼發(fā)性損傷，SCI后損傷的細(xì)胞會(huì)釋放其胞內(nèi)的蛋白質(zhì)以及細(xì)胞碎片，從而激活小膠質(zhì)細(xì)胞釋放細(xì)胞因子和其他炎癥介質(zhì)以及募集中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，加劇組織損傷。而在病變周圍的星形膠質(zhì)細(xì)胞也迅速被激活，形成一圈致密結(jié)構(gòu)緊緊將病變部位包裹，以限制炎癥反應(yīng)的擴(kuò)散，起到繼而保護(hù)周圍未受損神經(jīng)組織的作用，Gu等人[5]使用慢病毒介導(dǎo)的單純皰疹胸苷激酶/更昔洛韋（HSVtk/GCV）系統(tǒng)選擇性殺死形成疤痕的反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞，阻礙神經(jīng)膠質(zhì)瘢痕生成，導(dǎo)致了炎癥的廣泛浸潤(rùn)、組織變性以及神經(jīng)元損傷加重，不利于功能的恢復(fù)。有研究顯示星型膠質(zhì)細(xì)胞需要在STAT3信號(hào)的引導(dǎo)下才能發(fā)揮出限制炎癥擴(kuò)散的作用，Julia等人有條件地刪除了STAT3信號(hào)后發(fā)現(xiàn)雖然在未受損狀態(tài)下STAT3的缺失星形膠質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞大小和細(xì)胞密度均沒有顯著差異，但SCI后出現(xiàn)較低的GFAP上調(diào)，導(dǎo)致星形膠質(zhì)細(xì)胞形成瘢痕失敗，從而致使炎癥范圍的擴(kuò)大和運(yùn)動(dòng)恢復(fù)減弱[6]。而根據(jù)Ana等人[7]的最新研究表明：星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)損傷的反應(yīng)類似于非神經(jīng)組織中的傷口愈合反應(yīng)，涉及上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）和ZEB轉(zhuǎn)錄因子上調(diào)，他們?cè)诖靷許CI的小鼠模型中有條件地刪除星形細(xì)胞中的Zeb2后，減輕了星形膠質(zhì)細(xì)胞的增生，產(chǎn)生更大的病變并減緩了運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)。以上研究都表明在SCI后星形膠質(zhì)細(xì)胞在限制炎癥和病灶的擴(kuò)大中起到了重要作用。

1.1.2 促進(jìn)神經(jīng)再生

SCI后神經(jīng)失敗很關(guān)鍵的一個(gè)原因在于損傷部位促進(jìn)損傷部位神經(jīng)再生的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的缺乏，Jinger等人研究發(fā)現(xiàn)SCI后損傷附近的星形膠質(zhì)細(xì)胞可分泌S100β和FGF-2，從而觸發(fā)創(chuàng)傷邊界處的傷口修復(fù)事件，并在鄰近區(qū)域介導(dǎo)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)和神經(jīng)元可塑性[8]，而2016年Anderson等人的實(shí)驗(yàn)表明消融星形膠質(zhì)瘢痕并未能顯示出促進(jìn)軸突再生的功效，反而顯示出減弱的神經(jīng)再生的結(jié)果[9]。Li[10]等人的研究結(jié)果也支持前人的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：SCI后兩周的瘢痕組織可分泌更高的營(yíng)養(yǎng)因子，對(duì)神經(jīng)再生起到支持作用。Wang等人的試驗(yàn)還表明活化的星形膠質(zhì)細(xì)胞還通過分泌的IL-6參與了神經(jīng)干細(xì)胞的增值和分化，從而介導(dǎo)神經(jīng)元的再生[11]。

1.2 星形膠質(zhì)細(xì)胞在SCI后的負(fù)面作用

1.2.1 抑制神經(jīng)再生

SCI后星形膠質(zhì)細(xì)胞形成的膠質(zhì)瘢痕不僅限制了炎癥的擴(kuò)散，同時(shí)也形成了軸突再生的物障礙：由于傷后的星形膠質(zhì)細(xì)胞過度增生，互相交織形成了致密的瘢痕，再生的軸突很難穿過這層障礙，從而阻止神經(jīng)再生。不僅如此，瘢痕星形膠質(zhì)細(xì)胞還會(huì)分泌包括硫酸軟骨素蛋白聚糖（CSPG）、肌腱蛋白等在內(nèi)的蛋白多糖，阻止新的生長(zhǎng)錐連接到靶標(biāo)，導(dǎo)致生長(zhǎng)錐塌陷，限制了軸突的出芽再生[12]，因此抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌CSPG成為治療SCI的重要手段。Elizabeth等人在SCI后的大鼠內(nèi)注射ChABC后發(fā)現(xiàn)可抑制CSPG的活性，促進(jìn)軸突的再生和運(yùn)動(dòng)功能及感覺功能的恢復(fù)[13]。而Huang等人[14]在轉(zhuǎn)基因小鼠中過表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子OCT4和KLF4后發(fā)現(xiàn)，星形膠質(zhì)細(xì)胞中的GFAP表達(dá)以時(shí)間依賴性的方式被顯著抑制。另外，在細(xì)胞刮擦實(shí)驗(yàn)中，星形膠質(zhì)細(xì)胞的遷移能力被抑制，并且在轉(zhuǎn)基因小鼠損傷部位發(fā)現(xiàn)了髓鞘再生，促進(jìn)了運(yùn)動(dòng)能力的恢復(fù)。

1.2.2 破壞神經(jīng)元

激活的星形膠質(zhì)細(xì)胞除了分泌抗炎因子、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子外，還會(huì)釋放TNF-α、IL-1β、IL-6等炎癥因子促進(jìn)炎癥反應(yīng)、釋放神經(jīng)毒性水平的一氧化氮以及潛在的興奮性谷氨酸，從而破壞神經(jīng)元，造成級(jí)聯(lián)性的繼發(fā)性損傷[15-17]。不僅如此，2017年shane等人發(fā)表文章表明星形膠質(zhì)細(xì)胞與小膠質(zhì)細(xì)胞一樣，可分為破壞型和營(yíng)養(yǎng)型：SCI后，激活的小膠質(zhì)細(xì)胞可分泌IL-1α、TNF、C1q等細(xì)胞因子，這三種因子可誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞向具有破壞性的A1型轉(zhuǎn)化，它們非但不能促進(jìn)神經(jīng)再生，反而有助于神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞的死亡，而A2型可分泌營(yíng)養(yǎng)因子促進(jìn)再生[18]。Qian[19]等人在此研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)Notch-Stat3軸是是星形膠質(zhì)細(xì)胞表型的轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵，使用γ-分泌酶阻斷劑（DAPT）阻斷Notch通路抑制了A1星形膠質(zhì)細(xì)胞的分化。因此如何促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞向A2型轉(zhuǎn)變以及通過控制Notch通路抑制其向A1表型轉(zhuǎn)化成為了新的治療方向。

1.2.3 引起水腫

水通道蛋白是質(zhì)膜通道，它可促進(jìn)水雙向跨膜的流動(dòng)，在SCI后的水腫中起到了不可或缺的作用，oklinski等人[20]發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細(xì)胞中有大量的水通道蛋白4的表達(dá)。Pan等人[21]實(shí)驗(yàn)證明與假手術(shù)組相比，SCI后大鼠脊髓水腫程度明顯高于對(duì)照組，且水通道蛋白4的含量也明顯上升，其含量在損傷后第三天達(dá)到高峰，證明水通道蛋白4的高表達(dá)與SCI后的水腫一切相關(guān)。近日Philip等人通過研究表明在急性缺氧導(dǎo)致星形膠質(zhì)細(xì)胞中AQP4的亞細(xì)胞再定位，并伴隨著膜透水性的增加，他們進(jìn)一步制作了SCI的大鼠模型，用藥物三氟派嗪可抑制水通道蛋白4定位于血脊髓屏障，與未用藥物的對(duì)照組相比，可明顯減輕水腫并促進(jìn)功能恢復(fù)[22]。

2 針刺對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞的影響

2.1 抑制星形細(xì)胞形成瘢痕

星形膠質(zhì)細(xì)胞形成的瘢痕在損傷后早期雖然會(huì)分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，但后期卻嚴(yán)重限制軸突再生[10]，楊成等人[23]對(duì)SCI后的大鼠模型施以電針“大椎”和“命門”穴治療，發(fā)現(xiàn)電針組GFAP的含量顯著低于損傷組，而何娟等人[24]對(duì)SCI后的大鼠進(jìn)行夾脊穴電針治療后發(fā)現(xiàn)，損傷后第7天開始，電針組GFAP的表達(dá)明顯降低，且BBB評(píng)分顯著高于對(duì)照組，表明了針刺參與調(diào)節(jié)損傷后星形膠質(zhì)細(xì)胞形成膠質(zhì)瘢痕的過程。衛(wèi)哲[25]也通過實(shí)驗(yàn)證明不論電針組還是手針組均在SCI后7天內(nèi)促進(jìn)GFAP的表達(dá)，而在28天時(shí)又起到抑制作用，這與Li等人研究相似，在早期，電針可促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)，以分泌更多的營(yíng)養(yǎng)因子，促進(jìn)恢復(fù)，而后期由于星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌更多的是抑制神經(jīng)再生的因子，阻礙了SCI后的恢復(fù)，在施加針刺干預(yù)后則抑制其活化，這充分體現(xiàn)了針刺的雙向調(diào)節(jié)作用。

2.2 促進(jìn)再生

針刺除了抑制瘢痕外，還可促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子：楊成等人[26]的研究表明：電針“大椎”和“命門”穴后，電針組星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌的內(nèi)源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子顯著高于對(duì)照組，且在第14天達(dá)到高峰，促進(jìn)了神經(jīng)再生。而何娟等人還證實(shí)電針可明顯促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞中白細(xì)胞分化群15的表達(dá)，白細(xì)胞分化群15可作為神經(jīng)干細(xì)胞的標(biāo)志物[24],表明電針還參與促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞中干細(xì)胞的增生。不僅如此，陸利[27]等人通過離體細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)也表明經(jīng)電針血清可激活星形膠質(zhì)細(xì)胞，從而促使其分泌腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，以發(fā)揮保護(hù)神經(jīng)元的作用。

2.3 抑制炎癥

炎癥在SCI后的損傷中發(fā)揮了雙刃劍的作用，早期雖可促進(jìn)壞死細(xì)胞及碎片的清除，但也導(dǎo)致了神經(jīng)元的凋亡，針刺可通過調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)炎癥因子，介導(dǎo)神經(jīng)元保護(hù)作用，蘇標(biāo)瑞[28]等人在SCI后大鼠雙側(cè)“肝俞”以及“脾俞”電針治療后表明電針抑制了星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化，從而減少了血清內(nèi)TNF-α、IL-1β的含量，減輕炎癥反應(yīng)。而潘偉斌[29]等人也證明經(jīng)電針治療后的SCI大鼠不僅體內(nèi)星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物表達(dá)減少，還抑制了IL-1β、IL-6和IL-18的表達(dá)，進(jìn)而有利于改善SCI后神經(jīng)元形態(tài)和修復(fù)。

2.4 鎮(zhèn)痛

SCI后的中樞性疼痛是常見的并發(fā)癥之一，表現(xiàn)為自發(fā)的多特征的廣泛部位的疼痛，疼痛可呈尖銳樣刺痛、刀割樣疼痛、緊縮性疼痛等等，發(fā)病機(jī)制尚不明確，很可能與中樞興奮性過高有關(guān)[30]。Lee等人[31]的研究證明了SCI后星形膠質(zhì)細(xì)胞在中樞性疼痛中發(fā)揮了重要作用：SCI后，星形膠質(zhì)細(xì)胞中JNK通路激活，持續(xù)分泌MIP-1、MIP-1β、MIP-3α，從而降低痛閾，產(chǎn)生疼痛，而針刺“水溝”與“陽(yáng)陵泉”后，大鼠機(jī)械性痛閾和熱源性痛閾明顯提高，且炎性蛋白的含量也顯著降低，表明了針刺可能是參與了星形膠質(zhì)細(xì)胞中JNK通路的活化，抑制其產(chǎn)生炎性蛋白，以起到鎮(zhèn)痛的作用。

3 小結(jié)與展望

本文首先從正反兩個(gè)方向綜述了SCI后星形膠質(zhì)細(xì)胞的作用，表明其在SCI后的病理過程中發(fā)揮了雙向作用：通過限制炎癥、分泌營(yíng)養(yǎng)因子發(fā)揮保護(hù)作用，同時(shí)又會(huì)分泌炎性因子、興奮性氨基酸等介導(dǎo)神經(jīng)元的破壞，分泌水通道蛋白4引起水腫以及過度活化形成瘢痕阻礙再生。而針刺正是通過促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)揮保護(hù)作用，抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞參與破壞的途徑，達(dá)到抑制瘢痕、炎癥，促進(jìn)再生的目的，將針刺的雙向調(diào)節(jié)特點(diǎn)體現(xiàn)的淋漓盡致。

雖然目前關(guān)于SCI后星形膠質(zhì)細(xì)胞的作用以及針刺對(duì)其的干預(yù)已取得很大進(jìn)展，但仍有以下方面問題需要改善：①目前大部分對(duì)于針刺干預(yù)星形膠質(zhì)細(xì)胞的研究都集中于腦源性疾病，而星形膠質(zhì)細(xì)胞在SCI后的一系列病理作用中發(fā)揮的雙向作用展現(xiàn)出治療SCI巨大的潛能，已有研究[32]證明針刺可降低SCI后水通道蛋白4的表達(dá)，減輕水腫，促進(jìn)恢復(fù)，而星形膠質(zhì)細(xì)胞可在SCI后表達(dá)大量的水通道蛋白4，針刺是否是通過調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞而降低水通道蛋白4的表達(dá)可作為新的研究方向。并且以往的研究主要是針對(duì)針刺干預(yù)對(duì)單一因素的影響，例如炎癥、瘢痕、水腫等等，而星形膠質(zhì)細(xì)胞參與了許多的繼發(fā)性損傷機(jī)制，可謂牽一發(fā)而動(dòng)全身，為了豐富針刺治療作用的內(nèi)涵，我們需要進(jìn)一步探究針刺對(duì)SCI后星形膠質(zhì)細(xì)胞干預(yù)的深度和廣度。②上述所提及星形膠質(zhì)細(xì)胞在小膠質(zhì)細(xì)胞所分泌的細(xì)胞因子中變成毒性表型，表明不同細(xì)胞之間是相互關(guān)聯(lián)、互相影響的，體現(xiàn)出中醫(yī)思想中的整體性，因此在以后的科研設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)多考慮細(xì)胞之間的相互作用，考慮如何通過針刺干預(yù)達(dá)到增強(qiáng)細(xì)胞之間的協(xié)同作用以及減弱拮抗作用。③前人的研究表明在SCI后早期星形膠質(zhì)細(xì)胞可分泌大量神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，而后期則主要是以分泌一些細(xì)胞外基質(zhì)如CSPGs而抑制神經(jīng)再生，針刺干預(yù)后可促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子而抑制其形成膠質(zhì)瘢痕，充分體現(xiàn)出針刺的雙向調(diào)節(jié)作用，但針刺如何針對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞而起到雙向調(diào)節(jié)作用的具體機(jī)制還尚不清晰，有待進(jìn)一步的研究。④目前主要的針刺方法為手針以及電針，手針由于其手捻的方式以及角度、深度、研究人員手法操作不一致等問題不好控制，較難做到其參數(shù)的統(tǒng)一，故需要在以后制定更為詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)，以保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性。而電針由于其與電相結(jié)合，有學(xué)者質(zhì)疑說是電發(fā)揮了治療作用，因此在日后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)是否應(yīng)該添加通電組對(duì)照是個(gè)值得思考的問題。⑤目前的實(shí)驗(yàn)研究雖證明了針刺可從各個(gè)方面促進(jìn)SCI后的恢復(fù)，但卻未能很好闡明中醫(yī)的理論，筆者認(rèn)為這也是針刺療效始終受到外界質(zhì)疑的一個(gè)重要因素，因此在日后進(jìn)行研究時(shí)也需要注重從現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的角度闡釋針刺如何運(yùn)用中醫(yī)理論來(lái)治療疾病。