基于神經(jīng)-血管單元空間構(gòu)筑探討針刺治療缺血性腦卒中的研究進展

李夢醒，王 玉，李 真，劉 箐，唐 巍*

1 安徽中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院，安徽 合肥 230012；

2 安慶師范大學(xué)體育學(xué)院，安徽 安慶 246133；

3 安徽中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，安徽 合肥 230012

缺血性腦卒中（ischemic stroke，IS）屬中醫(yī)學(xué)“中風(fēng)”范疇，系由多種原因所致的局部腦組織缺血、缺氧性病變壞死，產(chǎn)生不同程度的神經(jīng)功能缺損癥狀。此涉及多種細胞相互作用的級聯(lián)反應(yīng)過程，可破壞神經(jīng)-血管單元（nerve-vascular unit，NVU）［1］整體結(jié)構(gòu)功能，導(dǎo)致腦損傷進行性加重?！吨袊X卒中防治報告2019》顯示，我國40～74 歲居民首次腦卒中標(biāo)化發(fā)病率平均每年增長8.3%［2］，其發(fā)病率、病死率及致殘率逐年上升［3］。探尋并闡明缺血性腦損傷恢復(fù)的生物學(xué)機制，為IS 的治療提供新的靶點，具有積極的現(xiàn)實意義和重要的理論意義。

NVU 概念的提出，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central ner?vous system，CNS）損傷與修復(fù)的病理、生理研究提供新的平臺。NVU 是由神經(jīng)元、血腦屏障（blood brain barrier，BBB）、膠質(zhì)細胞和細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）構(gòu)成的功能單位，其核心為神經(jīng)元、星型膠質(zhì)細胞（astrocytes，As）、腦微血管內(nèi)皮細胞（brain micro-vascular endothelial cell，BMEC），各組分相互關(guān)聯(lián)，共同維持中樞穩(wěn)態(tài)。當(dāng)腦組織缺血缺氧時，引起神經(jīng)元-膠質(zhì)細胞解耦聯(lián)，血管內(nèi)皮細胞結(jié)構(gòu)改變，BBB 完整性破壞等一系列動態(tài)變化，加重缺血性損傷反應(yīng)［4］。因此，NVU 作為IS 的整體救治模型，旨在將腦缺血的治療從單一靶點逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閷Ω鹘M分的多靶點治療，調(diào)節(jié)腦內(nèi)動態(tài)平衡，神經(jīng)元-膠質(zhì)細胞-血管內(nèi)皮細胞-細胞外基質(zhì)協(xié)同治療，可為本病神經(jīng)修復(fù)機制研究開拓新的視野。

針刺是腦缺血的有效防治手段［5］，具有整體調(diào)節(jié)和綜合治療的特點。NVU 強調(diào)在腦卒中機制研究和靶點治療中的整體性與中醫(yī)整體觀念相吻合。因此，重視NVU 各成分的相互作用，并作為功能性整體，在諸多靶點中選擇相應(yīng)干預(yù)方法，可為闡明針刺減輕腦缺血損傷的可能物質(zhì)基礎(chǔ)與有效作用靶點提供方向。本文結(jié)合國內(nèi)外在NVU 和針灸學(xué)領(lǐng)域的研究成果，探討基于NVU 空間構(gòu)筑的針刺治療IS作用機制的研究進展。

1 NVU的結(jié)構(gòu)功能和在IS的空間構(gòu)筑變化

NVU 各組成部分在中樞微環(huán)境中并非孤立存在，其通過正負(fù)反饋機制維持大腦的正常功能［6］。腦缺血作為一種炎癥刺激，可打破神經(jīng)元及其他成分間的相對平衡，對腦缺血做出相關(guān)關(guān)聯(lián)反應(yīng)。

神經(jīng)元在NVU 中居主導(dǎo)地位，主要接受刺激、整合信息、傳導(dǎo)沖動，是CNS 發(fā)揮信號傳導(dǎo)和神經(jīng)傳遞功能的關(guān)鍵。諸多研究顯示，神經(jīng)元死亡是IS預(yù)后不良的主要原因［7］。具有高耗氧、高代謝特性的神經(jīng)元，對缺血、缺氧環(huán)境極其敏感。神經(jīng)元血供遭到阻斷后，隨即繼發(fā)一系列諸如氧化應(yīng)激、神經(jīng)炎癥、神經(jīng)毒性損傷等損害，導(dǎo)致大量神經(jīng)元變性或凋亡［8］。腦卒中后，除神經(jīng)元損傷外，NVU中其他結(jié)構(gòu)的破壞亦可引起腦組織功能障礙。BBB 是中樞與外周組織的關(guān)鍵連接口，精密調(diào)控腦血管與CNS之間的體液和細胞物質(zhì)轉(zhuǎn)運，當(dāng)其被破壞時，可直接導(dǎo)致CNS微環(huán)境失衡。BMEC是BBB的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，能滋養(yǎng)鄰近神經(jīng)元，誘導(dǎo)軸突形成，促進神經(jīng)干細胞（neural stem cells，NSCs）增殖、發(fā)育等，形成的內(nèi)皮細胞作為NVU 各組件間的門控屏障，參與調(diào)節(jié)BBB 變化與微環(huán)境穩(wěn)態(tài)［9］。但受氧自由基、炎癥因子等影響，易出現(xiàn)微血管痙攣及繼發(fā)的血管通透性增高，加劇腦損傷［10］。作為BBB 的第二道屏障，As構(gòu)成了腦微血管與神經(jīng)元突觸之間的銜接，在調(diào)節(jié)局部腦血流量、轉(zhuǎn)運神經(jīng)活動中O2和葡萄糖、調(diào)節(jié)突觸功能中扮演重要角色。BMEC 和As 間的互相影響，可誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)BBB結(jié)構(gòu)和功能，增加BMEC緊密連接，減少縫隙連接。被腦缺血早期逐層放大效應(yīng)所累及，As 大量增殖，分泌多種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)和炎癥因子，阻礙神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重建。腦缺血后期，異常活化的As形成膠質(zhì)瘢痕，加重神經(jīng)元對病理因素的易損性和敏感性［11］。除神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞外，由膠質(zhì)細胞和BMEC 分泌的ECM 是一種高度動態(tài)的結(jié)構(gòu)，可不斷變化調(diào)控組織穩(wěn)態(tài)［12］。當(dāng)腦缺血發(fā)生時，在基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）作用下，出現(xiàn)基質(zhì)-細胞信號聯(lián)系紊亂，腦微血管滲透性增高，破壞BBB 完整性，導(dǎo)致神經(jīng)元損害［13］。見圖1。

圖1 NVU的結(jié)構(gòu)功能及在IS的空間構(gòu)筑變化Figure 1 Structure and function of NVU and its spatial structure changes in ischemic stroke

作為一個復(fù)雜的動態(tài)復(fù)合體，NVU 中各組成單位間在生理上相互作用，組成血腦屏障，維護機體內(nèi)微環(huán)境穩(wěn)定；病理上相互關(guān)聯(lián)，在能量代謝障礙、鈣超載、自由基連鎖反應(yīng)、細胞凋亡等多個環(huán)節(jié)均有參與［14］，且各病理過程相互重疊、加強，加重缺血狀況，如此形成惡性循環(huán)［15］。因此，僅局限于單純的神經(jīng)元保護顯得過于片面，應(yīng)深入研究神經(jīng)元、ECM 及As 之間的相互作用對缺血性腦損傷后神經(jīng)恢復(fù)的影響，展開多方位、多途徑的全面保護。

2 基于NVU的針刺治療IS研究思路

多項研究證實，針刺治療腦缺血作用機制與NVU關(guān)系密切，通過調(diào)整NVU 各組分功能結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，雙向調(diào)控NVU 空間構(gòu)筑變化，發(fā)揮協(xié)同神經(jīng)保護作用，可成為促進腦缺血后功能恢復(fù)的關(guān)鍵［16-17］。

2.1 以神經(jīng)元為單維靶點的針刺研究

神經(jīng)元凋亡是腦缺血后神經(jīng)元丟失的一種重要形式。與發(fā)生于腦缺血中心區(qū)的細胞壞死不同，細胞凋亡主要出現(xiàn)在缺血半暗帶且常較梗死灶中心延遲數(shù)小時。研究提示，神經(jīng)元凋亡呈可調(diào)節(jié)狀態(tài)，即激活生存基因可抑制其凋亡，激活死亡基因則可誘導(dǎo)其凋亡［18］。因此，在基因調(diào)控水平上實施針刺，挽救腦缺血半暗帶區(qū)神經(jīng)元，可成為一條保護缺血腦組織的新途徑。

有研究證實，針刺大椎穴可減輕急性期缺氧缺血性腦損傷，可能是通過抑制促凋亡蛋白半胱氨酸蛋白酶-3（caspase-3）的表達實現(xiàn)的［19］。顧亞會等［20］進一步研究發(fā)現(xiàn)，針刺可抑制腦缺血大鼠聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1［poly（ADP-ribose）polymerase-1，PARP1］的過度表達，降低大鼠腦缺血再灌注后大腦皮層異常升高的白細胞介素-1 受體Ⅰ（IL-1RI）、腫瘤壞死因子受體-Ⅰ（TNFR-Ⅰ）mRNA的表達，顯著改善神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上聯(lián)合溶栓治療，可延長溶栓時間窗，提高溶栓治療的效果和安全性，推測可能與抑制缺血腦組織中凋亡誘導(dǎo)因子、PARP1 和核酸內(nèi)切酶G（Endo G）的表達，從而抑制神經(jīng)元凋亡有關(guān)。林亞平等［21］發(fā)現(xiàn)針刺聯(lián)合亞低溫可減少腦梗死面積及細胞凋亡，其機制可能與降低磷酸化絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶-1（Raf-1）、酪氨酸激酶受體-2（MEK-2）、絲裂原活化蛋白激酶（ERK1/2）的表達水平有關(guān)。

神經(jīng)元損傷后的修復(fù)受多種營養(yǎng)因子、神經(jīng)遞質(zhì)的調(diào)節(jié)，其中神經(jīng)生長因子（nerve growth factor，NGF）、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neuro?trophic factor，BDNF）、纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF）在保護損傷神經(jīng)元、提高神經(jīng)可塑性方面均體現(xiàn)出重要調(diào)控價值［22］。腦缺血再灌注后24 h 內(nèi)NGF、BDNF 出現(xiàn)代償性增高，可能是一種內(nèi)源性保護機制，至再灌注72 h 時表達水平下降，可能與神經(jīng)元死亡數(shù)量進一步增多有關(guān)［23］。針刺水溝、合谷、三陰交穴可促進腦缺血大鼠缺血側(cè)NGF、bFGF的表達［24］，同時，電針能及早長時程促進內(nèi)源性NSCs 分化為功能性神經(jīng)元［25］。細胞生長因子表達水平的提升，還可增加突觸可塑性，腦缺血3 d 后介入針刺治療，透射電鏡下觀察到突觸數(shù)密度、突觸面密度有所提高，突觸超微結(jié)構(gòu)的缺損程度得到有效改善［26］。與神經(jīng)發(fā)育、軸突再生和突觸重塑密切相關(guān)的生長相關(guān)蛋白-43（growth associated protein 43，GAP-43）和突觸素（synaptophysin，SYP）表達與神經(jīng)生長、修復(fù)再生密切相關(guān)，雙側(cè)電針法可提高GAP-43 和SYP 在海馬區(qū)的表達，促進腦缺血后損傷區(qū)域突觸重建，實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重塑，加速神經(jīng)功能修復(fù)［27］。

抑制神經(jīng)元凋亡，調(diào)節(jié)突觸可塑性，活化休眠的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，在以神經(jīng)元為單維關(guān)鍵靶點的研究中，針刺在保護神經(jīng)元方面發(fā)揮重要作用。作為一種適宜的外周干預(yù)，通過針刺特殊的外周感覺傳入方式，調(diào)節(jié)神經(jīng)反射環(huán)路中神經(jīng)興奮性，亦可實現(xiàn)大腦功能網(wǎng)絡(luò)的重組及補償［28］。

2.2 以神經(jīng)元、BMEC為二維靶點的針刺研究

腦缺血發(fā)生后，受內(nèi)毒素及細胞因子等刺激，腦血管血流和組織代謝發(fā)生改變，同時，內(nèi)皮細胞與白細胞結(jié)合發(fā)生急性炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致BBB 通透性增加。盡早重構(gòu)局部腦微血管循環(huán)系統(tǒng)，可促進NVU 的協(xié)調(diào)和優(yōu)化，并為大腦神經(jīng)元的生存及功能提供關(guān)鍵的神經(jīng)血管底物。

血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是腦內(nèi)重要的血管神經(jīng)素［29］，參與多種狀態(tài)下的血管生成。針刺能促進缺血灶皮質(zhì)VEGF表達，促進血管內(nèi)皮細胞增殖，增強腦微血管功能恢復(fù)［30］。在缺氧、炎性反應(yīng)等條件下，bFGF、血管生長素-1 和血管生長素-2（Angiopoietin-1/Angiopoi?etin-2，Ang-1/Ang-2）、血小板源性生長因子-b（plate?let-derived growth factor-b，PDGF-b）通過自分泌或旁分泌的方式激活內(nèi)皮細胞，啟動血管新生過程，電針?biāo)疁涎娠@著提高以上因子表達水平，誘導(dǎo)腦部微血管的生長［31］。炎性因子是腦缺血后瀑布樣級聯(lián)式反應(yīng)的始動因素，電針百會、足三里穴可降低缺血側(cè)腦基底核區(qū)微毛細血管細胞間黏附分子-1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）和MMP-9表達水平，上調(diào)損傷-修復(fù)網(wǎng)絡(luò)功能，抑制腦缺血區(qū)炎性反應(yīng)［32］。

針刺干預(yù)下，誘導(dǎo)大量新生血管形成，推動側(cè)支循環(huán)建立［33］，減輕腦區(qū)炎性反應(yīng)，緩解微血管痙攣［34］，改善局部腦血流量，保障腦動脈結(jié)構(gòu)、功能完整性，將腦損傷降至最低。

腦缺血發(fā)生時，微血管對缺血的反應(yīng)與神經(jīng)元受損發(fā)生的時相、區(qū)域趨于一致，提示兩者聯(lián)系緊密。針刺正向調(diào)控促進血管發(fā)生和代償，調(diào)節(jié)腦部血流量，放大缺血后腦組織再次獲得血氧的自然保護效應(yīng)，在以神經(jīng)元、BMEC 為二維靶點的研究中，針刺在協(xié)同神經(jīng)和血管間的耦合中發(fā)揮穩(wěn)定作用。

2.3 以神經(jīng)元、BMEC、膠質(zhì)細胞為多維靶點的針刺研究

As 釋放神經(jīng)營養(yǎng)因子，是神經(jīng)元賴以存活、血管再生的基礎(chǔ)，也是神經(jīng)保護和神經(jīng)調(diào)節(jié)的極好備用資源［34］。在腦缺血早期逐層放大效應(yīng)下，過度增殖的As通過釋放谷氨酸和炎性因子、降低縫隙連接等影響突觸重塑［35］。活化的As于缺血灶大量聚集，形成的膠質(zhì)瘢痕可阻礙神經(jīng)修復(fù)。以As 為靶點可有效加強神經(jīng)元與微血管血流間調(diào)節(jié)功能耦聯(lián)的介導(dǎo)，改善缺血環(huán)境。

研究表明，針刺內(nèi)關(guān)能調(diào)控大腦中動脈缺血大鼠腦組織中As 谷氨酸代謝通路，清除過多谷氨酸，減輕神經(jīng)興奮性毒性［36］。另有研究報道，電針預(yù)處理上調(diào)缺血半暗帶區(qū)域興奮性谷氨酸轉(zhuǎn)運體2（ex?citatory amino acid transporter 2，EAAT2）表達，誘導(dǎo)腦缺血耐受［37］。電針亦可抑制As活化，減輕缺血周圍海馬和皮質(zhì)神經(jīng)炎癥反應(yīng)［38］?？p隙連接蛋白（connexin，CX）構(gòu)成的縫隙連接是電突觸的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其中縫隙連接蛋白43（Cx43）構(gòu)成了As 間的半通道及縫隙連接，參與誘導(dǎo)神經(jīng)纖維遷移，促進突觸重建［39］。李得浩等［40］發(fā)現(xiàn)，與針刺穴位旁相比，針刺穴位處能獲得更高的Cx43表達，可能與針刺穴位處激活了間隙連接通道，促進Ca2+、cAMP、IP3 或其他小分子物質(zhì)快速傳遞至相應(yīng)臟器有關(guān)。膠質(zhì)纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）作為As 活化的標(biāo)志物，可通過GFAP 表達量判斷As損傷程度［41］。針刺可增強卒中后抑郁大鼠海馬、皮質(zhì)和杏仁核中As ATP的釋放，改善神經(jīng)元損傷［42］。

腦缺血中，膠質(zhì)細胞在NVU 各成分間信號傳遞和介導(dǎo)神經(jīng)損傷過程中居核心地位。針刺效應(yīng)的發(fā)揮，正是因勢利導(dǎo)，抑制興奮性毒性和炎癥反應(yīng)，參與突觸結(jié)構(gòu)功能重塑，調(diào)控As 能量代謝，強化其保護作用，抑制其損傷途徑。在以神經(jīng)元、BMEC、膠質(zhì)細胞為多維靶點的研究中，是針刺雙向調(diào)節(jié)效應(yīng)的體現(xiàn)。

3 結(jié) 語

缺血性腦卒中的理想治療方案是在溶栓時間窗內(nèi)同時盡快恢復(fù)灌注和建立腦保護?；趯δX缺血后NVU 空間構(gòu)筑變化的審視，依據(jù)NVU 各組分及整體變化展開針刺治療IS 的機制探討，符合中醫(yī)辨證論治的思想。加強血管-神經(jīng)耦聯(lián)，雙向調(diào)控相關(guān)因子，選擇抗細胞凋亡、抗炎、促血管生成、突觸重塑等策略，對減輕腦損傷與促進腦修復(fù)具有重要指導(dǎo)價值。

針刺具有多組分、多靶點、多環(huán)節(jié)的作用及整體調(diào)節(jié)特點，與IS 的治療理念契合。但研究中尚存在部分問題亟待解決：①目前臨床缺乏以NVU 空間構(gòu)筑為切入點的系統(tǒng)治療方案，大多停留在對神經(jīng)元或血管生成調(diào)控機制的研究，作用靶點單一，較少涉及對NVU 的整體及各組分間相互作用的研究；②多數(shù)研究局限于動物實驗，臨床報道甚少；③關(guān)于針刺刺激量、留針時間、取穴等治療要素尚需進一步規(guī)范，應(yīng)探討最佳量效關(guān)系，發(fā)揮最優(yōu)治療作用；④目前針刺對ECM 的相關(guān)報道僅見于對椎間盤、肝臟等局部筋膜組織、相應(yīng)臟器或組織成纖維細胞研究，較少涉及IS；⑤針刺穴位對大腦神經(jīng)環(huán)路上的物質(zhì)能量、信息變化及對腦損傷級聯(lián)反應(yīng)的影響機制研究較少，未來可從此方面進行深入研究。