卒中后吞咽障礙的分子生物學(xué)研究進展

華曉瓊，李彥杰，金小琴，劉昊源，張淑芹，牛麗

卒中后吞咽障礙（post-stroke dysphagia，PSD）是卒中后的常見并發(fā)癥，指患者由于卒中導(dǎo)致下頜、雙唇、舌、軟腭、咽喉、食管等器官結(jié)構(gòu)和（或）功能受損不能安全有效地完成“將食物安全地從口運送到胃內(nèi)而無誤吸”的過程[1]。51%～78%的卒中患者會出現(xiàn)吞咽障礙[2]，吞咽障礙又會引起誤吸、肺部感染、脫水、營養(yǎng)不良等問題，不僅使患者生活質(zhì)量下降，醫(yī)療成本增加，而且嚴重影響患者的預(yù)后及心理狀態(tài)，增加了病死率和復(fù)發(fā)率。吞咽障礙已成為影響卒中患者預(yù)后的獨立危險因素。隨著實驗動物學(xué)及分子生物學(xué)相關(guān)技術(shù)的進步，已經(jīng)鑒定了諸多生物學(xué)分子與PSD發(fā)病相關(guān)，驅(qū)動PSD中運動神經(jīng)元的變性，增加其對疾病的易感性。因此，本文針對近年來PSD分子生物學(xué)研究領(lǐng)域較為關(guān)注的幾個主題展開敘述與探討。

1 孤束核與吞咽功能

孤束核是腦干吞咽中樞重要的一部分，為中樞神經(jīng)系統(tǒng)基本活動的感覺核，其神經(jīng)元在參加口咽部或食管的吞咽活動時，表現(xiàn)為典型的連續(xù)吞咽模式，對吞咽起主導(dǎo)作用，參與吞咽的啟動、形成和時間控制[3]。吞咽可通過反射性或者意識性啟動，反射性啟動由周圍神經(jīng)區(qū)域的刺激產(chǎn)生，意識性啟動由更高級的大腦皮質(zhì)反射產(chǎn)生，二者都有到孤束核的直接途徑。因此，孤束核可同時接受反射性的外周傳入和意識性的大腦皮質(zhì)傳入，所有吞咽活動的傳入均止于孤束核[4]。研究表明孤束核還是多種神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)的集中區(qū)域，氨基酸（谷氨酸等）、生物胺[5-羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）等]等均在孤束核內(nèi)分布并參與吞咽的啟動、調(diào)控等相關(guān)活動[5]。

1.1 5-羥色胺及其受體 5-HT由腦干的中縫核群5-HT能神經(jīng)元胞體合成。孤束核內(nèi)5-HT的產(chǎn)生能夠促進吞咽，已有研究證明5-HT存在于孤束核內(nèi)的神經(jīng)末梢和神經(jīng)纖維中[6]，一些學(xué)者通過在延髓中微量注射5-HT受體發(fā)現(xiàn)存在于孤束核內(nèi)的5-HT能夠影響吞咽功能[7]。由于在實驗中腦干中縫核受到電刺激或者微量注射5-HT可以對舌下神經(jīng)的放電及口面部的精細運動起到調(diào)節(jié)作用，故推測吞咽反射的發(fā)生可能與中樞內(nèi)的5-HT含量有關(guān)[8]。免疫組織化學(xué)研究表明，存在于孤束核亞核內(nèi)的不同類型5-HT受體能夠在吞咽神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮或多或少的作用，其中5-HT1A受體在孤束核中心亞核和間質(zhì)亞核中含量最高，能在延髓反射中促進吞咽功能，但具體機制未明[9]。

1.2 谷氨酸及N-甲基-D-天冬氨酸受體 谷氨酸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的主要興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，在孤束核中有相當高的含量。在孤束核內(nèi)微量注射谷氨酸可引發(fā)類似于刺激喉上神經(jīng)或者機械刺激咽黏膜引發(fā)的吞咽動作[10]，孤束核中間亞核微量注射谷氨酸或該受體興奮劑可誘發(fā)食管蠕動收縮，而孤束核間質(zhì)亞核微量注射谷氨酸或該受體興奮劑則可獲得一個完整的吞咽或者吞咽的口咽階段[11]。相關(guān)研究證明，延髓中央存在大量N-甲基-D-天冬氨酸受體（N-methyl-D-aspartate receptor，NMDAR），在孤束核神經(jīng)元中興奮該受體能夠誘發(fā)節(jié)律性吞咽活動[12]。Kessler等[13]研究發(fā)現(xiàn)，疑核中調(diào)控吞咽動作的神經(jīng)元都能被N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartate，NMDA）和non-NMDA受體激動劑紅藻氨酸kainate興奮，而離子型谷氨酸受體拮抗劑APV和CNQX可以控制吞咽節(jié)前神經(jīng)元的興奮反應(yīng)，這在一定程度上可以證明，NMDA和non-NMDA受體在整個吞咽活動調(diào)節(jié)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

因此，5-HT及其受體、谷氨酸及NMDAR在經(jīng)孤束核調(diào)控吞咽的過程中扮演著重要的角色。在孤束核中微量注射其受體激動劑，上調(diào)其表達水平，能夠誘發(fā)節(jié)律性吞咽活動。但孤束核內(nèi)5-HT及其受體、谷氨酸及NMDAR神經(jīng)遞質(zhì)具體含量的多少對吞咽功能的影響，仍需進一步的研究。

2 疑核與吞咽功能

吞咽中樞腹側(cè)區(qū)主要由疑核及周圍網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成，誘發(fā)吞咽動作的出現(xiàn)和吞咽時間的產(chǎn)生。疑核是特殊的內(nèi)臟運動神經(jīng)元，位于三叉神經(jīng)脊束核和下橄欖核中間部位的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，圍繞延髓蔓延形成一個縱軸柱狀組織，其發(fā)出纖維沿著背部內(nèi)側(cè)走行，繼而向腹部外方折向出腦，其中在疑核內(nèi)側(cè)和尾側(cè)的傳輸神經(jīng)支配著喉和食管的橫紋肌[14]。食管部位的吞咽活動是在運動神經(jīng)以及內(nèi)臟神經(jīng)的作用下進行運動，霍亂霉素逆行追蹤研究表明，疑核的半致密部位、致密部位及松散部位對食管的運動都有支配作用。平滑肌部位的食管運動產(chǎn)生是由存在于腸神經(jīng)叢中的M型膽堿能神經(jīng)元的神經(jīng)興奮，和非腎上腺素能非膽堿能神經(jīng)元產(chǎn)生的具有抑制作用的NO共同調(diào)節(jié)[15]。研究發(fā)現(xiàn)針刺通過疑核調(diào)節(jié)多種生理活動，可調(diào)節(jié)咽部肌肉、喉部肌肉及食管肌肉，協(xié)調(diào)作用尤為明顯的是生長激素抑制素（somatostatin，SOM）能神經(jīng)元和一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）能神經(jīng)元[4]。

2.1 SOM能神經(jīng)元 SOM廣泛分布在大腦及周圍神經(jīng)結(jié)構(gòu)中，可調(diào)節(jié)內(nèi)分泌系統(tǒng)及腸胃活動，還可釋放激素、分泌液體、分化上皮細胞，形成免疫活動[16]。據(jù)報道，腦干的疑核及孤束核中都有SOM陽性神經(jīng)元[17]，免疫組織化學(xué)雙標記發(fā)現(xiàn)SOM存在于孤束核及疑核神經(jīng)元中[18]。研究通過假狂犬病毒（pseudorabies virus，PRV）、SOM及還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸脫氫酶（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate-diaphorase，NADPH-d）三標記方法發(fā)現(xiàn)，大鼠疑核半致密部位含有SOM和NOS[19]，SOM和NOS共同存在于疑核半致密部位可能與咽肌的運動具有一定的聯(lián)系。Wang等[20]采用神經(jīng)電生理的方法方式證明，SOM神經(jīng)元一方面可以促進疑核神經(jīng)中的谷氨酸興奮，另一方面又可以抑制乙酰膽堿興奮，可以推測SOM與食管內(nèi)運輸?shù)纳窠?jīng)肽傳遞具有一定聯(lián)系。

2.2 NOS能神經(jīng)元 NO主要參與對突觸的調(diào)控，當有大劑量的NO出現(xiàn)時，會產(chǎn)生如同谷氨酸作用一樣的一系列神經(jīng)反應(yīng)來介導(dǎo)腦細胞死亡[21]。同時，NO發(fā)揮抑制性神經(jīng)遞質(zhì)的作用抑制食管的蠕動[22]。Christensen等[23]利用NADPH方法研究發(fā)現(xiàn)袋鼠食管中段處平滑肌中主要有CGRP、P物質(zhì)、甘丙肽和血管活性腸肽等神經(jīng)肽分布，食管的蠕動可能是神經(jīng)釋放NO以及其他抑制物質(zhì)引起的，如CGRP、甘丙肽和血管活性腸肽等。王曉英等[24]采用腦血流量、血漿NO、超氧化物歧化酶的變化來判斷吞咽功能恢復(fù)情況，發(fā)現(xiàn)兩組患者治療后NO下降，且采用低頻脈沖電療聯(lián)合針灸組明顯低于低頻脈沖電療組（P＜0.05），表明血漿NO的含量下降與PSD的恢復(fù)呈正相關(guān)。

2.3 谷氨酸、γ-氨基丁酸 谷氨酸和γ氨基丁酸（gamma-amino-butyric acid，GABA）是常見的中樞神經(jīng)遞質(zhì)，其化學(xué)突觸被稱為谷氨酸能突觸和GABA能突觸[25]。谷氨酸受體和GABA受體已被發(fā)現(xiàn)存在于吞咽反射弧[26]，同時這兩類受體也在疑核中表達，支配著吞咽相關(guān)的肌肉。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，疑核中GABAa受體參與調(diào)節(jié)興奮性氨基酸和乙酰膽堿的興奮性[27]。在大鼠雙側(cè)疑核分別注射微量的谷氨酸受體拮抗劑CNQX、APV以及GABAa受體激動劑muscimol后，吞咽活動受到了一定程度的抑制，提示谷氨酸和GABA可通過其受體參與吞咽活動的調(diào)節(jié)[28]。

2.4 P物質(zhì) P物質(zhì)是一種能夠?qū)⑵湫盘栍赏庵苌窠?jīng)傳入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的生物活性肽。研究表明，P物質(zhì)能增加吞咽運動神經(jīng)元的興奮性[29]。在超微結(jié)構(gòu)的實驗中，確定P物質(zhì)屬于免疫陽性終端，該物質(zhì)與疑核外部結(jié)構(gòu)中迷走神經(jīng)元、交感神經(jīng)元及免疫反應(yīng)神經(jīng)元都有突觸關(guān)系[30]。研究發(fā)現(xiàn)，單獨的或組合的組胺、膽堿、P物質(zhì)、多巴胺可以對吞咽反射產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用[31]。吞咽功能可能存在于多個腦區(qū)功能的激活，電針可改變大腦某些區(qū)域的活動，其中對疑核中的調(diào)節(jié)更為顯著。Cui等[32]研究發(fā)現(xiàn)電針可以激活M1非梗死區(qū)與吞咽相關(guān)的錐體細胞，從而影響舌下神經(jīng)和吞咽次數(shù)，促進P物質(zhì)釋放，最終改善PSD小鼠的吞咽功能。

2.5 c-fos蛋白 c-fos的蛋白產(chǎn)物目前被廣泛用于標記神經(jīng)元活動的細胞，從而可以確認中樞神經(jīng)系統(tǒng)中神經(jīng)元對傷害性刺激的激活反應(yīng)。當大鼠受到傷害性刺激時，該興奮性信息可由神經(jīng)通路上傳直達中樞神經(jīng)系統(tǒng)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的目標神經(jīng)元中將產(chǎn)生一定量c-fos蛋白的陽性表達。史俊恒等[28]研究發(fā)現(xiàn)電針“廉泉”或“風府”穴后，大鼠運動神經(jīng)元疑核內(nèi)均可見較多的c-fos蛋白表達產(chǎn)物。表明電針“廉泉”或“風府”能將沖動傳至吞咽運動神經(jīng)元疑核，使其神經(jīng)元呈激活狀態(tài)，從而表達出c-fos即刻特異性反應(yīng)蛋白，進一步說明疑核是電針發(fā)揮調(diào)節(jié)作用的重要中樞。此外，c-fos蛋白的表達也具有一定的功能意義，Ye等[33]用平均值和標準差的方式表示電針刺激不同穴位后的c-fos蛋白陽性細胞表達數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)廉泉組和內(nèi)關(guān)組的c-fos蛋白陽性細胞的數(shù)量表達較無電針刺激組明顯增加，提示電針刺激不同穴位可影響c-fos蛋白的表達，可用于檢測疑核中吞咽相關(guān)神經(jīng)元的激活情況。

由此可見，在吞咽中樞的腹側(cè)區(qū)，SoM能神經(jīng)元、NOS能神經(jīng)元、谷氨酸、GABA、P物質(zhì)、c-fos蛋白等含量的變化與吞咽功能有一定程度的聯(lián)系，臨床可以通過觀測疑核中以上神經(jīng)遞質(zhì)的變化對卒中患者吞咽功能的好壞進行相關(guān)預(yù)判。

3 血清蛋白與吞咽功能

吞咽功能障礙會直接影響患者攝入碳水化合物、蛋白質(zhì)、纖維素等營養(yǎng)物質(zhì)，如果長期不能有效改善吞咽功能，將導(dǎo)致機體攝入不足，蛋白質(zhì)不斷消耗，進而延長病程，影響預(yù)后[34]。從血清蛋白質(zhì)代謝水平能夠間接對患者營養(yǎng)狀態(tài)進行相關(guān)評價預(yù)測。

3.1 低氧誘導(dǎo)因子1 α蛋白 低氧誘導(dǎo)因子1 α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）在腦損傷疾病中作為組織內(nèi)含氧量的評價指標之一，在機體缺血缺氧狀態(tài)下會大量分泌，并進一步誘發(fā)凋亡的發(fā)生發(fā)展，加重腦損傷[35]。王穎等[36]通過針刺療法聯(lián)合電刺激治療吞咽障礙，發(fā)現(xiàn)醒腦開竅針法聯(lián)合神經(jīng)肌肉電刺激組HIF-1α蛋白水平較常規(guī)吞咽功能康復(fù)訓(xùn)練組明顯降低，腦組織的缺氧狀態(tài)得到改善，繼而患者的吞咽功能障礙減輕。王志強等[37]采用HIF-1α蛋白和基質(zhì)細胞衍生因子-1（stromal cell-derived factor-1，SDF-1）水平的變化來評估PSD的嚴重程度，發(fā)現(xiàn)HIF-1α水平與腦梗死面積（r=0.827，P＜0.001）和NIHSS（r=0.870，P＜0.001）呈正相關(guān)，提示腦損傷中HIF-1α水平的高低對PSD的預(yù)后具有一定的評判價值。

3.2 血清胰島素樣生長因子-1、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、血管內(nèi)皮生長因子 血清胰島素樣生長因子-1（insulin-like growth factor，IGF-1）和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）在神經(jīng)損傷中主要發(fā)揮修復(fù)和廣泛增殖作用來減緩神經(jīng)損傷；血清血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）能夠促進腦損傷側(cè)支循環(huán)數(shù)量增加，通過生成新血管為神經(jīng)系統(tǒng)提供營養(yǎng)。皮凌紅等[38]應(yīng)用化濁行血湯治療卒中后神經(jīng)損傷，發(fā)現(xiàn)行化濁行血湯組患者血清VEGF、BDNF水平顯著高于西醫(yī)常規(guī)治療組（P＜0.05），神經(jīng)損傷導(dǎo)致的功能障礙程度減輕。吳量等[39]研究發(fā)現(xiàn)腸內(nèi)營養(yǎng)劑聯(lián)合冰刺激訓(xùn)練組PSD患者的血清IGF-1、BDNF、VEGF水平明顯高于單獨冰刺激訓(xùn)練組，且并發(fā)癥總發(fā)生率（18.52%）也明顯低于單獨冰刺激訓(xùn)練組（46.30%）（均P＜0.05），提示通過調(diào)控血清中IGF-1、BDNF、VEGF平均水平能夠改善PSD，促進神經(jīng)損傷的恢復(fù)。

3.3 TC、TG、白蛋白 PSD患者血清會呈現(xiàn)較高水平的TC、TG及較低水平的白蛋白（albumin，ALB），血清蛋白表達的紊亂導(dǎo)致患者體內(nèi)的脂質(zhì)代謝紊亂，進而延緩病程，加重負擔。Mao等[40]研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)吞咽功能訓(xùn)練+經(jīng)顱直流電刺激治療組PSD患者，連續(xù)治療8周后血清ALB高于常規(guī)吞咽功能訓(xùn)練組（P＜0.05），提示血清ALB的變化對于觀察PSD患者的病情變化具有一定的指導(dǎo)意義。蘇惠敏[41]研究發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)血清TC、TG水平，能夠進一步調(diào)節(jié)患者體內(nèi)的脂質(zhì)代謝水平，發(fā)揮神經(jīng)保護作用，進而促進吞咽功能及病情的恢復(fù)。Masaki等[42]通過回顧性隊列研究發(fā)現(xiàn)血清ALB、TC與吞咽障礙后的營養(yǎng)狀況顯著相關(guān)，高水平TC與低水平ALB者相對于低水平TC與高水平ALB者吞咽障礙風險更高，通過ALB、TC有助于評估營養(yǎng)狀況并預(yù)測老年吞咽困難患者的生存期。

吞咽功能障礙患者的預(yù)后與其營養(yǎng)不良有關(guān)。因吞咽障礙使其進食困難，導(dǎo)致營養(yǎng)攝入不足，繼而發(fā)生水電解質(zhì)紊亂等，嚴重者可危及生命。而通過提高患者吞咽能力能增加其營養(yǎng)攝入，改善營養(yǎng)不足的現(xiàn)狀，促使患者早日恢復(fù)健康。HIF-1α、IGF-1、BDNF、VEGF、TC、TG、ALB是評價患者營養(yǎng)狀況與預(yù)后的重要指標，通過分析其與吞咽障礙的關(guān)系可以為臨床評估提供一定參考價值。與此同時，實驗室的生化指標可以包括血清ALB、前白蛋白和轉(zhuǎn)鐵蛋白、淋巴細胞計數(shù)等，如果這些指標低于參考人群的正常參考范圍，通常認為存在營養(yǎng)不良，對卒中后吞咽障礙的預(yù)后評估也具有一定指導(dǎo)意義[43]。

近年來，神經(jīng)學(xué)科領(lǐng)域的分子機制研究越來越多，而關(guān)于PSD分子生物學(xué)機制的探討仍然有限，高級中樞方面的神經(jīng)機制目前仍不清楚。但可以肯定的是，對于PSD發(fā)病機制及分子生物學(xué)的理解將持續(xù)發(fā)展，除背側(cè)區(qū)吞咽中樞——孤束核及周圍網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的研究外，位于吞咽中樞腹側(cè)區(qū)——疑核以及周圍的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也是研究熱點之一。隨著功能磁共振、經(jīng)顱電刺激、多通道細胞外記錄、行為學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、腦磁圖等先進腦科學(xué)技術(shù)手段的發(fā)展，研究可從不同層面對PSD的生理學(xué)機制進行延伸、豐富。

【點睛】本綜述通過總結(jié)歸納與吞咽相關(guān)的高級中樞及神經(jīng)遞質(zhì)，不僅系統(tǒng)地揭示了吞咽中樞及系列血清蛋白在吞咽功能調(diào)節(jié)中的內(nèi)在機制，也為臨床治療提供了理論依據(jù)。