針灸通過調(diào)控微生物-腸-腦軸防治阿爾茨海默病的可行性分析*

黃重生，孔立紅，余超超，王雪松，何 川

(湖北中醫(yī)藥大學(xué) 針灸治未病湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430061)

阿爾茨海默病(Alzheimer’s Disease,AD)是中樞神經(jīng)退行性疾病，臨床主要表現(xiàn)為學(xué)習(xí)記憶及認知功能障礙，其病情呈進行性變化，晚期患者臥床不起，需專人陪護[1]。研究數(shù)據(jù)表明，全球AD患者數(shù)量預(yù)計在本世紀中葉將達到1.315億[2]，因此導(dǎo)致的全球醫(yī)療資源及經(jīng)濟成本預(yù)計將高達9.12萬億美元[3]。現(xiàn)階段臨床上對于AD并無有效治愈的藥物和方法，臨床常用的乙酰膽堿酯酶抑制和天冬氨酸受體抑制劑也僅僅是改善AD的癥狀，效果十分有限[4]。AD的主要病理特征是β淀粉樣蛋白(Aβ)沉積形成老年斑和過度磷酸化的tau蛋白形成神經(jīng)原纖維纏結(jié)以及腦內(nèi)彌漫性慢性炎癥[1]。有研究顯示，AD患者腸道微生物群會發(fā)生改變[5]，而腸道微生物群會產(chǎn)生與中樞神經(jīng)Aβ類似的細菌Aβ及可誘導(dǎo)神經(jīng)炎癥及老年斑形成的內(nèi)毒素，最終通過微生物-腸-腦軸而誘發(fā)神經(jīng)性炎癥[6]。因此微生物-腸-腦軸可能是針灸治療AD的作用機制之一，現(xiàn)論述如下。

1 微生物-腸-腦軸與AD的關(guān)系

1.1 微生物-腸-腦軸

腸腦軸(GBA)是連接腦和胃腸道的橋梁，其組成包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)、自主神經(jīng)系統(tǒng)(ANS)、下丘腦-垂體-腎上腺軸(HPA)和腦腸肽[7]。腸神經(jīng)系統(tǒng)(ENS)是胃腸道的自主神經(jīng)系統(tǒng)，被稱為人類的“第二大腦”，由迷走神經(jīng)和椎前神經(jīng)節(jié)支配。迷走神經(jīng)屬于ANS，起自腦干，向腸神經(jīng)節(jié)和孤束核傳入，構(gòu)成CNS和ENS之間的初級雙向連接，是GBA的重要組成部分[8]。迷走神經(jīng)在炎癥的調(diào)控中起重要作用?？赏ㄟ^HPA的神經(jīng)內(nèi)分泌途徑和膽堿能抗炎通路(CAP)途徑發(fā)揮抗炎效應(yīng)。

人類胃腸道擁有豐富且復(fù)雜微生物種群，其數(shù)量預(yù)計超過1 000種[6]。腸道微生物的動態(tài)平衡對人類的健康極其重要。研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生物群可通過GBA與大腦相互影響，學(xué)術(shù)界稱之為“微生物-腸-腦軸”[9]。腸道微生物通過微生物-腸-腦軸影響大腦功能和行為，通過神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫系統(tǒng)參與抑郁、焦慮、疼痛和認知等方面的調(diào)節(jié)[10]。這在抑郁癥、自閉癥、中風(fēng)與帕金森病等多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病中已得到證實[11]。腸道微生物群還可通過炎性小體介導(dǎo)腦部炎癥的調(diào)控[12]，一些益生菌甚至可以調(diào)節(jié)大腦中特定基因的表達以改善年齡所導(dǎo)致的突觸可塑性降低[13]。腸道微生物群還影響胎兒的神經(jīng)發(fā)育[9]。最新研究表明腸道微生物群與AD之間存在密切聯(lián)系，AD患者的腸道微生物群發(fā)生了改變[5]。

1.2 AD患者存在腸道微生物群紊亂

研究發(fā)現(xiàn)，AD患者與正常者相比，腸道微生物中產(chǎn)生丁酸鹽的菌種的相對豐度較低，如丁酸弧菌屬、真桿菌屬和梭狀芽胞桿菌屬等[14]。丁酸鹽是人體結(jié)腸的重要代謝物，是結(jié)腸上皮細胞重要的能量來源，有助于腸道屏障的維持，并且具有免疫調(diào)節(jié)和抗炎的特性，其比例過低會導(dǎo)致結(jié)腸上皮出現(xiàn)炎性狀態(tài)[15]。研究發(fā)現(xiàn)AD患者腸道微生物中與AD有關(guān)聯(lián)的相關(guān)菌群的豐度有所增加：如克雷伯氏菌能分泌淀粉樣蛋白，可誘導(dǎo)AD患者產(chǎn)生類似淀粉樣蛋白的病理性細胞毒性反應(yīng)[16]；如脆弱擬桿菌可產(chǎn)生脂多糖(LPS)，導(dǎo)致AD的神經(jīng)性炎癥[17]。

一項研究分析了AD患者和非AD患者的糞便微生物基因組成，發(fā)現(xiàn) AD患者微生物的豐度和多樣性發(fā)生改變，雙歧桿菌豐度降低，類桿菌豐度增加，并且這與AD患者腦脊液中病理性標志物的升高呈相關(guān)性[5]。Zhuang ZQ等[18]研究發(fā)現(xiàn)，與對照組比較，AD患者的腸道微生物組成和多樣性發(fā)生改變，如放線桿菌、類桿菌、瘤胃球菌科、硒單胞菌和梭狀芽孢桿菌等菌群。并且有研究發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)認知受損和腦淀粉樣變性的AD患者腸道微生物中類桿菌的豐度較低[19]。

LPS是革蘭氏陰性菌細胞壁的組成部分，是一種毒性物質(zhì)，也存在于腸道微生物群中，在健康狀態(tài)下，腸道屏障會阻止LPS進入血液，但如果腸道微生物群紊亂，腸上皮細胞緊密連接受損，腸通透性增加，LPS就會進入血液，引發(fā)炎癥反應(yīng)[20]。一項研究發(fā)現(xiàn)，AD患者的血液LPS水平是健康者的3倍[21]。鈣保護素是白細胞釋放到炎癥區(qū)域的一種蛋白質(zhì)，糞便鈣保護素升高可作為腸道炎癥的標志。Leblhuber F等[22]檢測了22名AD患者的糞便，發(fā)現(xiàn)患者的鈣保護素濃度都超過正常水平。血漿LPS和糞便鈣保護素濃度升高提示AD患者腸道微生物群紊亂及腸道炎癥的存在，這些結(jié)果進一步提示腸道微生物與AD可能存在密切聯(lián)系。

1.3 腸道微生物群可能是AD腦內(nèi)Aβ的來源之一

Aβ沉積形成老年斑是AD的主要病理特征之一[1]。正常生理狀態(tài)下，由血管內(nèi)皮細胞和星形細胞組成的血腦屏障(BBB)會將中樞神經(jīng)系統(tǒng)與血源性大分子、病原體和有害蛋白隔開，以保護腦組織[23]。而由迷走神經(jīng)所構(gòu)成的腸腦連接可繞過血腦屏障的保護將大分子物質(zhì)從腸道逆向運輸?shù)酱竽X。這在動物實驗中已得到驗證，在該實驗動物模型中，作為帕金森病標志物路易小體的蛋白成分α-突觸核蛋白(α-SYN)通過迷走神經(jīng)軸突從腸道運輸?shù)侥X干背側(cè)運動核[24]。迷走神經(jīng)是微生物-腸-腦軸的重要組成部分，這為異常的潛在致病蛋白從腸道傳遞到大腦提供了證據(jù)。

腸道微生物可產(chǎn)生大量Aβ，細菌之間通過分泌的Aβ相互結(jié)合形成生物膜，以抵抗物理、免疫等因素造成的傷害[25]。細菌Aβ與人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)Aβ在一級結(jié)構(gòu)上有所不同，但在三級結(jié)構(gòu)上類似，也可激活小膠質(zhì)細胞誘導(dǎo)神經(jīng)炎性反應(yīng)[26-27]，并且被細菌Aβ激活過的小膠質(zhì)細胞對大腦生理性Aβ反應(yīng)更敏感[28]。細菌Aβ還可能會刺激腸道激活免疫系統(tǒng)，增強對內(nèi)源性Aβ的免疫反應(yīng)，加重神經(jīng)炎性反應(yīng)[26]。并且細菌淀粉樣蛋白還表現(xiàn)出朊蛋白傳播特征，即可以在細胞間擴散傳播,并可誘導(dǎo)正常蛋白轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢扇苄圆∽兊鞍祝罱K聚集而引發(fā)疾病[27]。結(jié)合迷走神經(jīng)的運輸功能，這預(yù)示著腸道微生物可以將Aβ傳輸?shù)街袠猩窠?jīng)系統(tǒng)。因此，腸道微生物可能是AD腦內(nèi)病理性Aβ的來源之一。

1.4 腸道微生物及其衍生物L(fēng)PS可能是導(dǎo)致AD神經(jīng)炎性反應(yīng)的因素之一

Aβ斑塊誘導(dǎo)小膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞和補體激活所導(dǎo)致的神經(jīng)性炎癥是AD重要的病理表現(xiàn)[29]。在AD前期，激活的小膠質(zhì)細胞會促進低濃度Aβ的清除，但隨著病程的發(fā)展，持續(xù)性高濃度的Aβ會導(dǎo)致小膠質(zhì)細胞過度激活，加重神經(jīng)炎性反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)損傷和凋亡[30]。神經(jīng)炎癥還會下調(diào)髓系細胞觸發(fā)受體-2(TREM-2)的表達，抑制小膠質(zhì)細胞的吞噬功能，進一步導(dǎo)致Aβ-42的積聚，加重炎性反應(yīng)[31]。

研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生物群的多樣性和穩(wěn)定性會隨年齡的增長而下降，一些益生菌的比例會降低，而有害菌群比例上升，這將導(dǎo)致老年人腸道系統(tǒng)受到刺激而表現(xiàn)為慢性低度炎癥狀態(tài)[32-33]，而持續(xù)慢性炎癥會導(dǎo)致腸道屏障被破壞、血液循環(huán)中促炎細胞因子和細菌衍生物的進一步增加、血腦屏障的損害和神經(jīng)炎癥[34]。一項研究發(fā)現(xiàn)，高濃度的大腸桿菌會導(dǎo)致大鼠腦中神經(jīng)元α-SYN沉積增加、小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞增生增強，誘發(fā)神經(jīng)元損傷和炎癥[35]。而在AD患者的尸檢中發(fā)現(xiàn)，患者血腦屏障受損，腦內(nèi)出現(xiàn)細菌感染，這為細菌可能導(dǎo)致神經(jīng)性炎癥提供了證據(jù)[36]。由腸道微生物導(dǎo)誘的全身性感染會激活大腦的先天免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致作為抗菌肽的Aβ病理性聚集，觸發(fā)蛋白級聯(lián)效應(yīng)，而病理性聚集的Aβ反過來又會激活小膠質(zhì)細胞導(dǎo)致中樞神經(jīng)炎性反應(yīng)，最終形成惡性循環(huán)[36]。

腸道微生物群產(chǎn)生的衍生物L(fēng)PS和AD神經(jīng)炎癥關(guān)系密切。研究發(fā)現(xiàn)，將細菌LPS注入大鼠大腦第四腦室可再現(xiàn)AD的腦內(nèi)炎癥和病理特征[37]，將LPS注入小鼠腹腔會導(dǎo)致海馬區(qū)Aβ含量升高和小鼠認知功能障礙[38]。LPS不僅能促進淀粉樣纖維的生成，還可以誘導(dǎo)更具致病性的朊蛋白樣的片狀淀粉樣蛋白的形成[39-40]。在AD患者的海馬和新皮質(zhì)中已檢測到LPS的存在[41]，患者血漿中LPS濃度也顯著高于健康人[21]，患者腦中血管周圍也發(fā)現(xiàn)了LPS與Aβ1-40/42的共定位表達，這表明細菌LPS與AD存在相關(guān)性[42]。LPS還可以激活TLR4受體，誘發(fā)小膠質(zhì)細胞的活化，促進神經(jīng)炎癥反應(yīng)[27]。

2 針灸調(diào)控微生物-腸-腦軸防治AD的可行性

2.1 理論基礎(chǔ)

AD在中醫(yī)學(xué)上屬“呆病”“神呆”“健忘”等范疇，其病因多為年老體虛、七情內(nèi)傷和久病耗損，基本病機為本虛標實，其本虛主要表現(xiàn)為腎精不足、髓海虧虛和神機失用；其標實主要表現(xiàn)為痰濁蒙竅、瘀阻腦絡(luò)。本虛可導(dǎo)致痰濁、瘀血內(nèi)生，因虛而致實；痰濁、瘀血等標實又會阻礙氣血的化生、輸布，導(dǎo)致本虛更甚，因?qū)嵍绿?，形成惡性循環(huán)。臨床上主要分為髓海不足、脾腎兩虛、痰濁蒙竅、瘀血內(nèi)阻和心肝火旺等5個證型。中醫(yī)學(xué)強調(diào)“治病求本”，各個醫(yī)家治療AD多注重補虛。AD病機表現(xiàn)為髓海虧虛、神機失用，何謂神？《靈樞·平人絕谷》篇曰：“神者，水谷之精氣也?！?《素問·六節(jié)藏象論》曰：“五味入口, 藏于腸胃, 味有所藏, 以養(yǎng)五氣, 氣和而生, 津液相成, 神乃自生?！倍贾赋錾衽c臟腑氣血盛衰密切相關(guān)。臟精充足、氣血旺盛，則神氣充足，機能協(xié)調(diào)；臟精衰竭、氣血衰敗，則神氣枯竭、神機失用。而益精填髓首先注重補益氣血，《靈樞·五癮津液別》曰：“五谷之精微和合而膏者, 內(nèi)滲入于骨空, 補益腦髓?！睔v代醫(yī)家治療呆病多從補益氣血、填精益神出發(fā)，重視脾胃補益后天之本的功能。臨床針灸治療AD，取穴頻率排名前5 位的分別是百會、足三里、四神聰、神門和太溪[43]。足三里穴為胃經(jīng)下合穴，是胃腑之氣血匯聚之地，常用來調(diào)理脾胃、補益氣血，脾胃健康、氣血充足自然會“精神”充沛，這也支持了補益脾胃后天之本在AD治療中的重要性。

《靈樞·經(jīng)脈》記載胃足陽明之脈“循發(fā)際，至額顱”“足陽明之別……上絡(luò)頭項”，與腦聯(lián)系十分緊密。《靈樞·動輸》曰:“胃氣上注于肺，其悍氣上沖頭者，循咽，上走空竅，循眼系，入絡(luò)腦”,胃經(jīng)之經(jīng)氣上輸于腦竅，腦竅得養(yǎng)，則神清目明。而手陽明大腸經(jīng)與胃經(jīng)相表里，“從缺盆上頸，貫頰，入下齒中……上挾鼻孔”，循行至頭面部，主頭面、五官和神志病，與腦的聯(lián)系同樣緊密。因此，調(diào)理胃腸經(jīng)氣，維護臟腑功能，使髓海有源、清陽得升和腦竅得養(yǎng)對AD至關(guān)重要。

腸道微生物群定居于胃腸道，與胃腸功能相互影響。研究表明，胃腸道可通過神經(jīng)系統(tǒng)控制腸蠕動、腸通透性和腸激素的釋放，從而控制腸道微生物的密度[44]。腸道粘膜還可通過內(nèi)分泌調(diào)節(jié)腸道微生物的豐度和組成，例如腸上皮細胞表達先天性免疫受體，可以釋放細胞因子和趨化因子，而腸相關(guān)淋巴組織則可通過淋巴細胞產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)，而潘氏細胞則可分泌抗菌素調(diào)控細菌多樣性，各組織間相互協(xié)同維持腸道微生物群的平衡[45]。胃腸功能和腸道微生物群的協(xié)調(diào)統(tǒng)一為針灸調(diào)節(jié)微生物-腸-腦軸提供了理論基礎(chǔ)。因此，以中醫(yī)理論為指導(dǎo)，通過針灸調(diào)理脾胃治療AD切實可行。

2.2 針灸治療AD療效肯定

臨床研究表明，針灸在治療AD上有其獨特優(yōu)勢且方法眾多[46]。如王月花等[47]通過針藥結(jié)合治療AD患者后發(fā)現(xiàn)相比于單純服用西藥安理申，針藥結(jié)合治療總有效率高，患者多種評分量表得分顯著改善。又如王以申等[48]搜集大量文獻進行系統(tǒng)性研究表明針刺結(jié)合藥物能促進AD患者認知功能和生活質(zhì)量的改善。并且對于由AD引起的睡眠、情緒等相關(guān)問題針灸也都有不錯的治療效果，能有效提升患者的日常生活質(zhì)量。例如一項研究表明針灸對于AD腦神經(jīng)受損導(dǎo)致的抑郁和焦慮的精神癥狀有明顯的改善作用[49]。而且相比于口服多奈哌齊，針灸治療AD不僅效果不錯，在長期應(yīng)用上也更具備優(yōu)勢。如有研究表明，對AD患者采用針刺治療后，患者總體功能狀態(tài)及生活能力都有明顯改善，其多項評分量表得分均優(yōu)于口服多奈哌齊組，并且在治療過程中相比于藥物組出現(xiàn)多例胃腸道不良反應(yīng)，針刺組僅有少量患者出現(xiàn)針刺輕微出血和疼痛反應(yīng)[50]。另一項研究也證明，相比于口服多奈哌齊，針刺治療AD耐受性更強，且副作用小，這對長期治療是很有必要的[51]。

2.3 針灸可調(diào)節(jié)微生物-腸-腦軸

針灸可以通過調(diào)節(jié)GBA來調(diào)節(jié)人體功能。研究發(fā)現(xiàn)，電針能降低腹瀉型腸易激綜合征(D-IBS)大鼠腦腸軸5-羥色胺(5-HT)和降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)含量，增加腦腸肽Y(NPY)含量，改善D-IBS的臨床癥狀。5-HT和NPY是GBA、ENS的重要神經(jīng)遞質(zhì)，二者通過影響海馬、下丘腦和腸粘膜下神經(jīng)節(jié)的膽堿能傳遞，調(diào)節(jié)應(yīng)激和情緒[52]。研究還發(fā)現(xiàn)，電針足三里穴可激活膽堿能抗炎通路和腸膠質(zhì)細胞，抑制炎癥因子的分泌，促進腸上皮的修復(fù)，保護失血大鼠的腸道損傷和粘膜屏障功能[53]，而膽堿抗炎通路是GBA的組成部分。一項采用靜息態(tài)fMRI研究功能性消化不良的研究發(fā)現(xiàn)，針刺治療后患者的腦功能連通性發(fā)生改變，接近健康對照組，其機制可能與針刺治療使患者腦腸軸正常化有關(guān)[54]。

針灸可以調(diào)節(jié)腸道微生物群的組成和豐度。肥胖模型大鼠經(jīng)電針治療后，腸道微生物群的組成和功能逐漸接近正常小鼠[55]。電針天樞穴和足三里穴后，改善了IBS模型大鼠腸道微生物群的多樣性和組成，降低了變形桿菌、梭桿菌等與IBS相關(guān)的有害菌群豐度[56]。司原成等[57]應(yīng)用健脾益氣針法治療肥胖模型大鼠后，糾正了大鼠腸道微生物群的失衡狀態(tài)，改善了大鼠肥胖程度及腦組織和腸道的炎癥。李湘力等[58]發(fā)現(xiàn)，針刺可使IBS-D模型大鼠腸道微生物群的α多樣性上調(diào)，糾正大鼠的腸道微生物群紊亂。吳生兵等[59]用電針治療心肌缺血大鼠，使大鼠腸道微生物中厚壁菌門的豐度上升，擬桿菌門、變形菌門、梭桿菌門和放線菌門等有害菌群豐度下降。臨床研究也表明，針灸可提高IBS患者雙歧桿菌、乳酸桿菌等益生菌的數(shù)量，降低大腸桿菌數(shù)量，改善雙歧桿菌/大腸桿菌比值，提升腸道益生菌定植力[60-61]。這些研究表明，針灸調(diào)節(jié)腸道微生物激活腸-腦軸以治療腦與腸的一些疾病具備一定可行性。

3 小結(jié)

臨床眾多研究表明，針灸可改善AD的癥狀，提高患者的生活質(zhì)量，并且副作用小、耐受性強，因此針灸作為AD的補充療法值得研究和推廣。鑒于AD機制尚未完全闡明，針灸與之相關(guān)的研究也陷入瓶頸，微生物-腸-腦軸的發(fā)現(xiàn)可能為研究針灸治療AD的機制研究提供了新的思路。研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生物群可能是AD發(fā)生和發(fā)展過程中的一個重要因素，其分泌的淀粉樣蛋白或可通過腦腸軸傳輸?shù)酱竽X，這可能是AD病理性Aβ的來源之一，并且細菌及其衍生物可刺激免疫細胞，上調(diào)炎癥因子，破壞血腦屏障，激活小膠質(zhì)細胞，這可能是導(dǎo)致AD神經(jīng)炎性反應(yīng)的關(guān)鍵因素之一。研究發(fā)現(xiàn)，AD患者腸道微生物群發(fā)生紊亂，菌群多樣性降低，益生菌豐度下降，有害細菌豐度升高，而針灸可以調(diào)節(jié)腸道微生物群的組成和豐度，糾正腸道微生物群紊亂狀態(tài)，激活微生物-腸-腦軸。因此，推測針灸或許能通過調(diào)節(jié)微生物-腸-腦軸，下調(diào)炎癥因子，保護血腦屏障，減少大腦淀粉樣蛋白含量，改善大腦慢性炎癥，從而改善AD患者的臨床癥狀。

綜上，本研究分析并探討了針灸、微生物-腸-腦軸和AD三者的關(guān)系，以期為研究針灸防治AD的具體機制提供思路，但受相關(guān)研究質(zhì)量及相關(guān)機制不明確的限制，因此本研究還有不足之處，如：①腸道微生物所產(chǎn)生的細菌性Aβ與AD病理性Aβ具體關(guān)系有待確定；②AD神經(jīng)性炎癥與腸道微生物及其衍生物L(fēng)PS之間相互作用的因果關(guān)系也有待研究；③針灸治療AD的臨床研究納入及評價標準多樣，質(zhì)量參差不齊。因此，更加深入對微生物-腸-腦軸的研究，加強針灸治療AD 研究的標準化，提高統(tǒng)一性和實驗設(shè)計的專業(yè)性，擴大臨床多中心研究的樣本量，建立更客觀有效的評價標準，這對研究針灸治療AD的具體作用機制是非常有必要的。相信隨著研究的不斷深入，微生物-腸-腦軸在治療AD中的作用以及針灸對其具體的調(diào)控機制終將明了，從而為針灸臨床防治AD提供理論支持。