針刺調(diào)控自噬改善阿爾茨海默病的研究進展*

楊妤, 郭晉言, 楊春△, 杜以寬

1廣東醫(yī)科大學干細胞與再生組織工程重點實驗室(廣東東莞 523000)； 2東莞市人民醫(yī)院中心實驗室(廣東東莞 523059)

隨著年齡的增長，慢性疾病的發(fā)病率越來越高[1]。近年來，老齡化現(xiàn)象越來越嚴重，神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病率也隨之升高，其中最常見的疾病是阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)[2-3]，調(diào)查顯示，AD占總神經(jīng)退行性疾病數(shù)量的50%～70%[4]。目前臨床用藥主要是以多奈哌齊為代表的乙酰膽堿酯酶抑制劑[5]和以美金剛[6]為代表的N-甲基-D-天門冬氨酸受體拮抗劑，但是，現(xiàn)有的AD發(fā)病機制研究長期沒有得到突破，藥物臨床研究長期受困于β-樣淀粉蛋白(amyloid β-protein，Aβ)和tau蛋白為主要研究方向的AD發(fā)病機制，臨床難以研發(fā)出針對其特定機制的藥物，導致藥物治療效果并不理想[7]。隨著針刺療法在AD的應用與發(fā)展，AD患者的預后有了很大的改善[8]且治療過程具有安全性和有效性[9]。AD在中醫(yī)上屬于“呆病”范疇，其病機主要為痰瘀互結，痹阻腦絡，所以祛痰化瘀成為重中之首。而現(xiàn)代醫(yī)學認為AD的病機是機體代謝產(chǎn)物如Aβ的異常聚集，即病理性的代謝產(chǎn)物，是中醫(yī)“痰瘀”理論的微觀體現(xiàn)。近年來，研究發(fā)現(xiàn)針刺通過調(diào)節(jié)自噬對AD的發(fā)生與形成有著重要的影響，自噬能夠降解和清除病理性代謝產(chǎn)物，其過程恰恰是中醫(yī)“精化氣”的微觀表現(xiàn)，與中醫(yī)祛痰化瘀的治病理念不謀而合[10]。本文就針刺對自噬蛋白與自噬通路的調(diào)控，自噬在AD的作用，針刺調(diào)控自噬治療AD 3個方面綜述如下。

1 針刺對自噬蛋白與自噬通路的調(diào)控

隨著針刺研究的發(fā)展，針刺參與自噬蛋白與自噬通路的作用機制越來越明晰。針刺會對一些自噬相關蛋白的表達產(chǎn)生促進或抑制效果，其中微管相關蛋白1輕鏈3(LC3)[11]、Beclin-1[12]、p62[13]、UIK1[14]可直接受針刺調(diào)控進而調(diào)節(jié)自噬過程。高靜等[15]研究顯示針刺“金三針”頭穴能夠上調(diào)Beclin-1、LC3表達，促進海馬神經(jīng)元自噬，可提高胎兒宮內(nèi)缺氧所致HIBD大鼠的運動能力和學習記憶能力。Wei等[16]研究發(fā)現(xiàn)針刺足三里(ST36)、神門(ST21)和三陰交(SP6)上調(diào)LC3 Ⅱ/LC3 Ⅰ和P62的表達，可以減輕自噬的抑制作用，從而改善胃動力。Dong等[17]研究發(fā)現(xiàn)電針雄性SD大鼠雙側(cè)足三里可上調(diào)p-ULK1/ULK1和LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ，促進線粒體自噬，從而可以調(diào)節(jié)脾胃和治療脾虛。

然而針灸在調(diào)節(jié)自噬中起著雙重作用，針刺不僅可以促進自噬去除病理產(chǎn)物，而且還可以抑制自噬抵抗不同疾病時期的細胞死亡。Huang等[18]的研究表明針刺干預可抑制自噬溶酶體數(shù)量的增加，減輕線粒體結構損傷，下調(diào)缺血腦區(qū)LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的表達，調(diào)節(jié)Beclin 1的表達，促進P62的表達。谷婷等[19]研究表明電針“內(nèi)關”“足三里”聯(lián)合針刺“水溝”“百會”，可上調(diào)腺苷酸激活蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)、下調(diào)哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)和UIK1的表達來抑制創(chuàng)傷區(qū)皮質(zhì)神經(jīng)元自噬的過度活化，進而發(fā)揮腦保護作用。劉通等[20]研究表明電針可通過上調(diào)Beclin-1表達，改善細胞的過度自噬，從而改善肌衛(wèi)星細胞的營養(yǎng)不良環(huán)境，促進其增殖。

另有研究發(fā)現(xiàn)，針刺除可調(diào)節(jié)自噬相關蛋白的調(diào)節(jié)外，由于自噬發(fā)生過程涉及到了多個信號通路[21]，mTOR相關信號通路PI3K/AKT/mTOR[22]、AMPK/mTOR[23]等信號通路也是其中研究明確的可用針刺調(diào)控自噬的信號通路。張毅敏等[24]研究表明針刺刺激不同的腧穴能夠上調(diào)PI3K/Akt/mTOR信號通路相關基因和蛋白表達水平，對治療卵巢早衰具有一定的優(yōu)勢。Huang等[18]的研究還表明，針灸可以在不同時間(早期下調(diào)和后期上調(diào))調(diào)節(jié)PI3K-AKT-mTOR信號和激活AMPK-mTOR-UNC51-like kinase-1信號，以減輕腦缺血性損傷。李茜等[25]研究表明針刺能夠激活AMPK，介導mTOR發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用，進一步影響細胞自噬的發(fā)生，進而參與調(diào)控瘦素抵抗。此外，Tian等[26]的研究發(fā)現(xiàn)，機械刺激陽陵泉(GB34)促進了自噬清除α-突觸核蛋白(α-syn)，在不依賴mTOR的基礎上激活自噬溶酶體通路(ALP)，從而改善了PD小鼠行為水平上運動功能。針刺與化學mTOR抑制劑雷帕霉素具有相似的α-syn清除和治療效果，不同的是，雷帕霉素采用明顯不同的mTOR依賴的自噬誘導過程，因此針刺可以規(guī)避雷帕霉素治療的不良反應?？偠灾槾炭赏ㄟ^直接上調(diào)或者下調(diào)自噬相關蛋白的表達和自噬相關信號通路進而促進或抑制自噬過程(圖1)，提示針刺與自噬可能存在著潛在的相互聯(lián)系。

圖1 針刺對自噬蛋白和自噬通路的調(diào)控圖

2 自噬在AD的作用

自噬可以分為3種不同方式：巨自噬、微自噬和伴侶依賴性自噬。而在AD中起主要作用的是巨自噬(即自噬)，包括自噬前體包裹吞噬物形成自噬體、自噬體與溶酶體融合成自噬溶酶體、自噬體內(nèi)容物被溶酶體降解3個過程[27]。研究表明AD的發(fā)病機制可能涉及多種因素，主要包括Aβ的過度積累，tau蛋白過度磷酸化形成神經(jīng)原纖維纏結(neurofibrillary tangles，NFTs)等。

基于自噬的研究發(fā)現(xiàn)，自噬是重要的調(diào)節(jié)因子，有提呈抗原[28]、清除錯誤折疊的蛋白質(zhì)[29]等功能。在AD中，自噬在Aβ和tau聚集體的處理中發(fā)揮著關鍵作用。另外自噬可以通過mTOR相關信號通路來清除Aβ蛋白的異常沉積從而改善AD。趙娜等[30]研究發(fā)現(xiàn)運動可以激活PI3K/Akt/mTOR信號通路誘導細胞自噬的啟動，使腦細胞能夠快速的通過自噬系統(tǒng)來清除Aβ和過度磷酸化tau蛋白，進而起到預防和緩解AD的作用。張利達等[31]研究表明艾灸督脈可抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路的異常激活，從而加速自噬清除APP/PSI雙轉(zhuǎn)基因AD小鼠腦內(nèi)的Aβ1-42蛋白異常沉積。也就是說，自噬可以通過PI3K/Akt/mTOR信號通路激活自噬系統(tǒng)來清除Aβ的異常沉積。

自噬相關蛋白的調(diào)節(jié)也是自噬清除Aβ改善AD的一種方式。Wei等[32]研究表明，雌激素受體β(ERβ)通過哺乳動物自噬相關蛋白7(autophagy-related protein 1，Atg7)誘導的自噬在細胞外降解Aβ，可能對人類神經(jīng)母細胞瘤SH-SY5Y系細胞具有神經(jīng)保護作用，并為未來治療AD產(chǎn)生了新的機制。Wani等[33]研究證明阿爾博辛毒素通過上調(diào)原代神經(jīng)元細胞中BECN1/Beclin 1、ATG5和ATG7的水平誘導自噬，可以幫助不同類型的腦細胞清除Aβ，從而改善AD。Luo等[34]研究發(fā)現(xiàn)PPARA激動劑通過上調(diào)自噬相關蛋白Beclin 1和LC3B-Ⅱ：LC3B-Ⅰ，下調(diào)SQSTM1的水平誘導自噬，使APP/PSEN1轉(zhuǎn)基因小鼠的海馬和皮質(zhì)組織中可溶性Aβ的量顯著降低從而改善AD。

Aβ和過度磷酸化的tau蛋白(p-tau)誘導的缺陷自噬和線粒體自噬是AD發(fā)病機制中的突出事件[35]。Esteves等[36]發(fā)現(xiàn)alpha-synuclein低聚體(ASYN)的積累會使線粒體動力學失衡，從而進一步損害自噬。由于在所有中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)細胞中都存在致病突變，非神經(jīng)元細胞很可能導致了疾病的發(fā)生和進展。Strohm等[37]的研究表明神經(jīng)膠質(zhì)細胞通過自噬機制改善患者認知功能和疾病。Schmukler等[38]研究進一步表明自噬介導神經(jīng)毒性物質(zhì)和受損細胞器的降解，而受損的自噬可能導致蛋白質(zhì)聚集物的積累。大腦中錯誤折疊的蛋白質(zhì)積累和異常的炎癥介質(zhì)水平可以觸發(fā)AD，Bostanciklioglu[39]發(fā)現(xiàn)炎癥介質(zhì)可以破壞對錯誤折疊蛋白的清除，治療炎癥和恢復自噬介質(zhì)可以改善AD。Shin等[40]研究表明TMED10(跨膜p24轉(zhuǎn)運蛋白10)通過抑制ATG4B(自噬相關基因4B半胱氨酸肽酶)負性調(diào)控自噬。Kuang等[41]研究顯示AD病理與自噬之間似乎存在雙向關系，Aβ和Tau可引起自噬功能障礙，正常自噬促進Aβ和Tau的清除。通過自噬調(diào)節(jié)TFEB、miRNAs、Beclin-1、早衰蛋白和Nrf2AD等相關基因和蛋白治療AD，為臨床治療AD提供理論依據(jù)。

以上研究表明，由Aβ沉積和P-tau為代表的病因引起的AD的發(fā)病過程中，可能受自噬相關信號通路的影響參與負性調(diào)控(圖2)。

圖2 自噬在AD的作用

3 針刺調(diào)控自噬治療AD

中醫(yī)認為針刺穴位的選取與AD的治療息息相關。針刺通過刺激特定的腧穴，可能產(chǎn)生不同程度的自噬來治療AD。于臻等[42]運用網(wǎng)絡技術探討現(xiàn)代臨床針灸治療AD的選穴規(guī)律，關鍵穴位百會、四神聰、風池、印堂、神門、神庭、足三里、豐隆和太沖。Yu等[43]的研究腦成像技術如功能性磁共振成像和正電子發(fā)射斷層成像，動態(tài)、可視化、客觀地評估大腦對針灸的反應，通過針刺百會、神門、足三里、內(nèi)關和太溪驗證了針灸對AD反應的神經(jīng)機制，并且提供了神經(jīng)影像學證據(jù)。

越來越多的研究表明，針刺能夠通過直接調(diào)控自噬相關蛋白從而改善AD。Gou等[44]研究表明針刺提高LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值和自噬相關蛋白Beclin-1的表達，能夠促進Aβ降解從而改善學習記憶。孔瑩等[45]對8周齡AD模型大鼠進行針刺“百會”穴治療后發(fā)現(xiàn)Beclin-1、LC3-Ⅱ蛋白表達上調(diào)，說明針刺百會穴治療AD的機制之一可能是提高自噬相關蛋白Beclin-1和LC3-Ⅱ的表達。裴亞妮等[46]選用4月齡APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因小鼠進行電針“涌泉”、“百會”干預后發(fā)現(xiàn)LC3-Ⅱ/LC3比值增高，進而推斷出電針對早期AD小鼠的自噬可能有激活作用。易顯富等[47]對4月齡模型大鼠進行電針雙側(cè)的“腎俞”和“內(nèi)關”，以及“大椎”發(fā)現(xiàn)，電針可上調(diào)Beclin-1蛋白表達，通過自噬在一定程度上改善了癡呆大鼠的記憶功能障礙。高楊等[48]通過研究電針涌泉、百會對7月齡APP/PS1轉(zhuǎn)基因小鼠的調(diào)節(jié)作用發(fā)現(xiàn)通過電針調(diào)節(jié)可降低LC3-Ⅱ水平，增強P62表達，認為電針可抑制自噬水平進而改善中期AD小鼠學習和記憶能力。朱青春等[49]研究認為改善AD的機制可能是通過電針“百會”“涌泉”穴提高了Beclin 1蛋白的表達，增強了自噬活性以及對抗β淀粉樣蛋白誘導的神經(jīng)元凋亡。此外，針刺還能通過調(diào)控自噬相關通路進而改善AD。O′Neill等[50]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，AD與PI3K/AKT/mTOR通路異常激活有關。AD個體神經(jīng)元中PI3K/AKT/mTOR信號的異常持續(xù)激活是該疾病的早期特征?？偠灾?，自噬蛋白與自噬相關通路是針刺治療AD中的潛在靶點，這為針刺治療AD提供了一個全新的視野。

4 展望

近年來，針刺療法在調(diào)控自噬蛋白和自噬通路方面的研究越來越多，自噬在治療AD方面的相關機制研究也取得了一些進展。本文對針刺調(diào)控LC3Ⅱ、Beclin-1、p62等自噬蛋白和PI3K/AKT/mTOR、AMPK/mTOR等信號通路的作用進行綜述，總結了自噬可清除Aβ蛋白、減少tau蛋白的過度磷酸化、也可抑制神經(jīng)性炎性反應等改善AD，推論針刺可能通過自噬改善AD，但其在參與自噬改善AD機制方面仍缺少直接可靠的證明證據(jù)。該機制尚有待未來基于AD模型來探索針刺與自噬方面的研究工作和基于臨床試驗的前瞻性隊列研究來進一步闡明。而明確針刺調(diào)控自噬的相關機制，對于臨床合理推廣針刺治療AD具有重要的價值。