電針治療腦卒中后認知障礙的機理研究?

胡延超， 李瑞青,2， 郝文雪， 李潔瑩， 常文濤， 張振華， 馮曉東,2△

(1.河南中醫(yī)藥大學(xué)， 鄭州 450000；2.河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院， 鄭州 450000)

根據(jù)2016年全球疾病負擔(dān)(the global burden of disease，GBD)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，在影響我國人均壽命的病因中，腦卒中居第1位[1]。腦卒中具有高發(fā)病率、高死亡率、高致殘率等特點，腦卒中后認知功能障礙(post-stroke cognitive impairment，PSCI)會嚴重影響患者的康復(fù)進程及生活質(zhì)量，已成為當(dāng)前國際卒中研究和干預(yù)的熱點。目前藥物治療PSCI主要包括膽堿酯酶抑制劑和非競爭性N-甲基-D-天冬氨酸受體拮抗劑以及尼麥角林、尼莫地平、丁苯酞等[2]，但其存在療效不明顯、價格昂貴等問題。相比藥物治療，電針療法具有操作簡便、安全性高、療效明顯等優(yōu)勢[3]，但電針治療PSCI的作用機制尚不甚明確，故本文就相關(guān)文獻進行了歸納與整理。

1 電針抑制炎性介質(zhì)的表達

在腦缺血急性期會激活一系列炎性反應(yīng)，而再灌注會進一步加劇炎性反應(yīng)，其中以微血管循環(huán)里白細胞聚集并穿過血管壁、浸潤腦組織，可能還伴隨微血管循環(huán)紊亂及局部腦組織中液體及蛋白質(zhì)積聚為主要標志，被認為是造成腦卒中后認知障礙的主要機制之一。其中炎癥因子白細胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)、IL-6、腫瘤壞死因子α(tumour necrosis factor-α，TNF-α)、環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)是參與腦缺血再灌注損傷后炎性反應(yīng)的重要炎性介質(zhì)，在炎性反應(yīng)的過程中發(fā)揮著重要作用。炎癥因子 IL-1β、TNF-α、IL-6主要來源于小膠質(zhì)細胞，COX-2 是花生四烯酸代謝的關(guān)鍵酶[4，5]。俞坤強[6]等采用線栓法制備局灶性腦缺血再灌注大鼠模型，用蛋白免疫印跡法對不同組別大鼠左側(cè)海馬炎癥因子IL-1β、TNF-α的表達進行檢測，結(jié)果顯示電針組炎性因子的表達低于模型組，提示電針可以通過抑制炎癥因子IL-1β、TNF-α的表達來改善大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。彭洪衛(wèi)[7]等發(fā)現(xiàn)，電針“百會”和“神庭”穴可抑制大鼠海馬CA1區(qū)IL-6、COX-2的表達，以改善大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。此外，嘌呤/嘧啶類物質(zhì)是觸發(fā)膠質(zhì)細胞炎性反應(yīng)信號的主要分子，可能參與腦缺血再灌注后的炎性反應(yīng)過程[8]。游小芳[9]等采用線栓法制備腦缺血再灌注大鼠模型，通過Morris水迷宮等行為學(xué)以及分子生物學(xué)檢測發(fā)現(xiàn)，電針百會、神庭穴可以抑制大鼠海馬區(qū)小膠質(zhì)細胞活化標記物ED1、嘌呤受體P2X7的表達，從而改善大鼠的學(xué)習(xí)記憶功能。因此，電針治療PSCI可能是通過抑制炎性介質(zhì)的表達，來緩解腦缺血再灌注后腦組織中炎性反應(yīng)，從而改善認知功能障礙。

2 電針促進突觸可塑性

大腦認知功能與突觸可塑性的變化關(guān)系密切，腦損傷后神經(jīng)元細胞的突觸結(jié)構(gòu)遭到破壞，可能引起認知功能異常。其中腦損傷后突觸可塑性的重塑主要包括三個方面，即結(jié)構(gòu)可塑性、功能可塑性以及相關(guān)的分子生物學(xué)機制(如信號傳導(dǎo)及相關(guān)蛋白的表達等)[10]。在突觸結(jié)構(gòu)可塑性方面，主要表現(xiàn)為突觸超微結(jié)構(gòu)的變化。宋長明[11]等發(fā)現(xiàn)，電針百會、神庭穴可以增加突觸及突觸囊泡的數(shù)量，修復(fù)突觸結(jié)構(gòu)以改善腦缺血再灌注大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。另外，相關(guān)蛋白的變化也可能影響突觸超微結(jié)構(gòu)。研究表明，電針干預(yù)可以上調(diào)大腦中動脈阻塞(middle cerebral artery occlusion，MCAO)模型大鼠海馬區(qū)突觸后致密蛋白95(postsynaptic density protein95，PSD-95)和突觸囊泡膜蛋白突觸素(synaptophysin，SYN)的表達，促進突觸結(jié)構(gòu)的完整性，改善大鼠學(xué)習(xí)記憶能力[12]。吳羽楠[13]等證實，電針可以通過抑制RhoA蛋白表達促進軸突及樹突棘結(jié)構(gòu)的完整性。吳潔[14]等利用電鏡觀察海馬區(qū)突觸形態(tài)，發(fā)現(xiàn)電針神庭、百會穴可以上調(diào)LIM激酶1(LIM kinase 1，LIMK1)蛋白的表達及磷酸化水平，從而增加突觸囊泡數(shù)量，縮小突觸間隙，促進突觸可塑性，改善大鼠的學(xué)習(xí)記憶功能。在腦缺血后突觸的功能可塑性方面，主要包括長時程增強 (long-term potentiation，LTP) 和長時程抑制 (long-term depression，LTD)，但目前研究較多的為LTP 與學(xué)習(xí)記憶的關(guān)系。LTP是學(xué)習(xí)記憶過程細胞層面的生理學(xué)基礎(chǔ)，被認為是突觸功能可塑性的主要表現(xiàn)形式[15]。有研究表明，電針百會、神庭穴可能增強海馬CA3-CA1區(qū)和內(nèi)嗅皮層-海馬CA1區(qū)的LTP反應(yīng)，促進突觸功能可塑性，從而影響大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力[16]。環(huán)磷酸腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白(cyclic AMP response element binding protein, CREB)作為一種學(xué)習(xí)記憶相關(guān)蛋白，與LTP關(guān)系密切，且磷酸化CREB也參與其中，具有保護神經(jīng)元的作用[17，18]。張?zhí)N[19]等采用線栓法制備MCAO大鼠模型，發(fā)現(xiàn)電針可以增加大鼠海馬區(qū)CREB的表達及其磷酸化水平，促進突觸可塑性，改善學(xué)習(xí)記憶功能。生長相關(guān)蛋白(growth-associated protein-43，GAP-43)是軸突再生和突觸重建過程的標志性蛋白[20]，電針干預(yù)可提高海馬區(qū)GAP-43蛋白的表達水平，促進神經(jīng)元細胞突觸中軸突的生長及增強突觸的強度，從而改善大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力[21]?；|(zhì)金屬蛋白酶-2(matrix metalloproteinase-2，MMP-2)、基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)是基質(zhì)金屬蛋白酶中重要的膠原酶，參與腦缺血再灌注的過程，涉及突觸可塑性、血腦屏障完整性等與認知功能相關(guān)的多個方面[22]。實驗表明，電針能夠抑制MMP-2、MMP-9蛋白表達，增強突觸的強度及促進神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和功能的完整性，改善大鼠的認知功能[23]。還有研究發(fā)現(xiàn)，電針可以在基因水平降低微小RNA-134(microRNA-134，miR-134)的表達，進一步提高其下游蛋白LIMK1的表達和磷酸化水平，控制樹突棘的數(shù)量、大小和形狀，增強突觸可塑性，從而改善大鼠的認知功能障礙[24]。上述實驗表明，電針治療PSCI的作用機制可能是通過促進突觸結(jié)構(gòu)可塑性、突觸功能可塑性以及調(diào)控分子生物學(xué)機制等方面，促進突觸可塑性，改善認知功能，但報道中相關(guān)作用機制多為單一水平或通路，在促進突觸可塑性過程中各個通路之間是否存在一定聯(lián)系有待進一步研究。

3 電針調(diào)節(jié)中樞膽堿能系統(tǒng)功能

腦缺血再灌注后可能導(dǎo)致中樞膽堿能紊亂，中樞膽堿能系統(tǒng)被認為與學(xué)習(xí)記憶密切相關(guān)[25]。其中N-乙酰天門冬氨酸(n-acetylaspartate，NAA)主要分布在神經(jīng)元中，可反映神經(jīng)元的密度和功能狀態(tài)[26，27]；而膽堿復(fù)合物(choline-containing compounds，Cho)是重要的神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿復(fù)合物前體，是反映細胞膜磷脂分解、合成的指標[28，29]。趙從快[30]等通過小動物磁共振波譜分析(magnetic resonance spectroscopy，MRS)技術(shù)觀察電針百會、神庭穴對MCAO模型大鼠的影響，發(fā)現(xiàn)電針可增加大鼠海馬區(qū)NAA、Cho含量的比值，促進海馬區(qū)NAA、Cho的代謝以改善學(xué)習(xí)記憶能力。此外，乙酰膽堿相關(guān)受體參與學(xué)習(xí)記憶的過程，如5-羥色胺1A(5-hydroxytryptamine1A, 5-HT1A)受體通過影響LTP以及調(diào)節(jié)PKA系統(tǒng)(protein kinase A system，PKA)信號級聯(lián)反應(yīng)，進而影響學(xué)習(xí)記憶[31]；α7 煙堿型乙酰膽堿受體(alpha7 nicotinic acetylcholine receptor, α7nAChR)是煙堿型乙酰膽堿受體亞型，與突觸可塑性關(guān)系密切，參與認知活動[32，33]。金昊[34]等對MCAO模型大鼠進行電針干預(yù)治療后，觀察到電針可以降低海馬區(qū)5-HT1A受體的表達，抑制5-HT1A受體的激活，從而改善大鼠學(xué)習(xí)記憶功能。李春燕[35]等研究發(fā)現(xiàn)，電針干預(yù)后海馬區(qū)α7nAChR免疫陽性細胞及α7nAChR蛋白的表達均高于模型組和假手術(shù)組，電針可能通過上調(diào)大鼠缺血側(cè)海馬區(qū)α7nAChR的表達來保護神經(jīng)元細胞。因此，調(diào)控神經(jīng)遞質(zhì)及其相關(guān)受體的表達，促進電針對中樞膽堿能系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，可能是電針治療PSCI的作用機制之一。

4 電針調(diào)控細胞凋亡與自噬過程

細胞凋亡是細胞程序性死亡的過程，也是腦缺血再灌注損傷引起認知障礙過程中神經(jīng)元細胞死亡的一種主要方式。神經(jīng)元細胞凋亡受細胞內(nèi)外多種因素共同作用，其中主要涉及的調(diào)控因子有Caspase-3、核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)、B淋巴細胞瘤-2基因(b-cell lymphoma-2，Bcl-2)和Bax基因等[36]。侯志濤[37]等采用TUNEL(TdT-mediated dUTP Nick-End Labeling)檢測法觀察電針對MCAO模型大鼠海馬區(qū)細胞凋亡的影響，發(fā)現(xiàn)電針組Bax和Caspase-3蛋白表達相較模型組降低，而Bcl-2蛋白表達則升高，且電針組Bcl-2蛋白表達較藥物組明顯升高，提示電針可能通過調(diào)節(jié)細胞凋亡相關(guān)蛋白的表達抑制細胞凋亡以改善大鼠的學(xué)習(xí)記憶障礙。此外，電針干預(yù)還可降低Bax mRNA的表達水平、提高Bcl-2 mRNA的表達水平來保護神經(jīng)細胞[38]。馮曉東[39]等觀察到，電針可以抑制MCAO模型大鼠缺血腦組織中NF-κB信號的活化，調(diào)控其下游關(guān)鍵促凋亡基因Bax(BCL2-Associated X，Bax)和Fas(Apoptosis Stimulating Fragment，F(xiàn)as)的表達，從而抑制細胞凋亡，改善大鼠認知功能障礙。此外，電針還可降低NF-κB蛋白p65的活化，解除NF-κB蛋白p65對蛋白IκB磷酸化降解的抑制，從而改善大鼠學(xué)習(xí)記憶功能[40]。自噬屬于細胞程序性死亡的一部分，參與腦缺血再灌注后的損傷過程[41]，微管相關(guān)蛋白LC3(microtubule-associated protein 1light chain 3，MAP1-LC3)和B-cell lymphoma-1(Beclin-1)基因是自噬反應(yīng)中的2種標志蛋白[42]。有相關(guān)研究對MCAO模型大鼠進行電針干預(yù)，發(fā)現(xiàn)電針組LC3、Beclin-1蛋白表達較模型組和假手術(shù)組明顯提高，提示電針可能通過提高LC3及Beclin-1蛋白表達來調(diào)控自噬網(wǎng)絡(luò)，從而改善大鼠學(xué)習(xí)記憶能力[43，44]。在PSCI的預(yù)后中，腦組織中受損神經(jīng)元細胞的修復(fù)與再生直接影響認知功能的恢復(fù)，因此通過調(diào)控細胞凋亡過程與自噬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)促進神經(jīng)元細胞的修復(fù)，可能是電針治療PSCI的作用機制之一。

5 電針調(diào)節(jié)腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子與神經(jīng)生長抑制因子的表達

腦缺血再灌注后中樞神經(jīng)元細胞損傷，而腦源神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)對神經(jīng)元細胞的發(fā)育存活及分化再生修復(fù)起重要作用。目前已有研究證實，電針通過上調(diào)BDNF蛋白及其基因的表達，可以修復(fù)受損神經(jīng)元細胞，介導(dǎo)腦缺血再灌注后損傷過程，保護受損腦組織[45，46]。李曉潔[47]等采用電針神庭、百會穴干預(yù)治療MCAO模型大鼠，觀察到BDNF蛋白表達較假手術(shù)組和模型組明顯升高，而神經(jīng)營養(yǎng)素受體p75(p75 neurotrophin receptor, p75NTR)蛋白表達則明顯低于假手術(shù)組和模型組，提示電針可能通過抑制BDNF與 p75NTR的結(jié)合修復(fù)受損神經(jīng)元，從而改善大鼠學(xué)習(xí)記憶能力。另外，電針還可提高MCAO模型大鼠缺血側(cè)海馬區(qū)磷酸化CREB和BDNF的表達，提示電針可能通過調(diào)控BDNF上游CREB的轉(zhuǎn)錄活性，進而影響腦缺血后BDNF的表達以改善學(xué)習(xí)記憶能力[48]。因此，電針治療PSCI的機制可能為通過調(diào)控BDNF的表達促進神經(jīng)元修復(fù)，并與BDNF上游及其下游基因關(guān)系密切。BDNF對腦缺血再灌注后受損腦組織的修復(fù)多為正性調(diào)節(jié)作用，而神經(jīng)生長抑制因子Nogo-A(neurite outgrowth inhibitor-A)及其Nogo受體(Nogo receptor，NgR)則發(fā)揮著負性調(diào)節(jié)作用，促進受損神經(jīng)元的修復(fù)，影響著神經(jīng)系統(tǒng)重塑[49]。早期研究已知，電針可調(diào)節(jié)神經(jīng)生長因子改善MCAO模型大鼠的學(xué)習(xí)記憶障礙[50]。陳吉祥[51]等觀察電針干預(yù)下MCAO大鼠學(xué)習(xí)記憶功能變化和海馬區(qū)Nogo-A及其受體NgR的表達，結(jié)果表明電針可能通過下調(diào)海馬區(qū)Nogo-A及其受體NgR的表達，發(fā)揮負性調(diào)節(jié)作用并改善學(xué)習(xí)記憶功能。以上實驗表明，電針對BDNF與神經(jīng)生長抑制因子的影響分別從正性調(diào)節(jié)和負性調(diào)節(jié)2個相反的方面發(fā)揮著對受損神經(jīng)元的修復(fù)作用來改善認知功能，但在電針治療PSCI的過程中正性調(diào)節(jié)和負性調(diào)節(jié)之間是否存在聯(lián)系或相互抵抗尚不明確，可在以后的實驗中進一步探索。

6 其他

此外還有部分文獻從其他方面探討了電針治療腦卒中后認知障礙的作用機制。一是促進神經(jīng)干細胞的增殖。電針調(diào)控Wnt信號通路的標志性因子β-連環(huán)蛋白(β-catenin)和糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β)蛋白與基因水平的表達，促進神經(jīng)元細胞的增殖，發(fā)揮對腦的保護作用，改善海馬組織中病理形態(tài)，從而提高學(xué)習(xí)記憶能力[52]；二是調(diào)控腦缺血再灌注后氧化應(yīng)激反應(yīng)。電針可以增強腦組織中內(nèi)源性抗氧化劑超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)活性，降低丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量，減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)，保護神經(jīng)細胞損傷，改善腦缺血再灌注后認知功能受損[53，54]。

7 小結(jié)與展望

綜上所述，目前電針治療PSCI的作用機制研究取得較大進展，可能通過抑制炎性反應(yīng)、促進突觸可塑性、調(diào)節(jié)中樞膽堿能系統(tǒng)、調(diào)控細胞凋亡與自噬過程和調(diào)節(jié)腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子與神經(jīng)生長抑制因子的表達等方面來改善腦卒中后認知功能，并且通過分析近年來相關(guān)文獻發(fā)現(xiàn)，其作用機制更側(cè)重于促進大腦的突觸可塑性，可在未來研究中進一步闡述電針治療PSCI與突觸可塑性之間的聯(lián)系。但目前研究中仍存在一些問題：一是電針作用靶點較分散，關(guān)于各靶點之間的聯(lián)系目前研究較少，各種作用機制之間的上下游關(guān)系尚不甚明確；二是電針是電刺激和針刺之間的結(jié)合，部分研究中電刺激參數(shù)及穴位的選擇不盡相同，關(guān)于電針與單純針刺的作用比較尚未闡明；三是目前電針治療PSCI的作用機制研究尚缺乏中醫(yī)證型的分類標準，缺乏中醫(yī)辨證論治理念，解決這些問題還有待于進一步深入的實驗研究。此外，本文收集的文獻主要為線栓法制備大腦中動脈阻塞大鼠模型，對于其他卒中模型，如光化學(xué)法、電流損傷法、自體血栓法等尚未涉及，在后期實驗中可全面比較電針對其他卒中模型干預(yù)作用機制的研究。