電針減輕腦缺血再灌注損傷的機(jī)制研究進(jìn)展

鄭茹文，王東巖，2△，王添一

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150001)

腦梗死具有高發(fā)病率、高死亡率與高致殘率的特征[1]，通過(guò)藥物溶栓、手術(shù)取栓等方法及時(shí)實(shí)現(xiàn)閉塞血管再通、恢復(fù)缺血區(qū)血供是治療腦梗死的有效手段，但繼之可能發(fā)生的腦缺血再灌注損傷(Cerebral ischemia/reperfusion injury,CIRI)是其主要并發(fā)癥。目前認(rèn)為興奮性氨基酸(Excitatory amino acid,EAA)毒性作用、自由基生成增多、炎癥反應(yīng)過(guò)度激活、細(xì)胞內(nèi)鈣超載與細(xì)胞凋亡等是引發(fā)CIRI的主要機(jī)制，如何減輕CIRI是腦梗死患者治療、康復(fù)過(guò)程中的重要一步。

電針作為一項(xiàng)針刺延伸技術(shù)，能夠客觀準(zhǔn)確地量化刺激參數(shù)，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定持續(xù)的刺激，安全性高、副作用少，能夠?qū)IRI發(fā)揮保護(hù)作用，有利于神經(jīng)功能的恢復(fù)。其作用機(jī)制相對(duì)復(fù)雜，現(xiàn)對(duì)近5年電針干預(yù)CIRI機(jī)制的相關(guān)研究進(jìn)行整理，以期為后續(xù)深入研究提供參考、拓寬思路，為臨床治療提供科學(xué)依據(jù)。

1 電針減少細(xì)胞程序性死亡

缺血腦組織再灌注時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞程序性死亡而加重腦組織損傷，調(diào)控細(xì)胞凋亡、自噬是減輕CIRI的治療靶點(diǎn)。Liu[2]、Tian等[3]研究發(fā)現(xiàn)電針治療能阻止并預(yù)防性減少腦梗死及CIRI后出現(xiàn)的細(xì)胞凋亡，近年來(lái)對(duì)其機(jī)制研究如下。

1.1 調(diào)控相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路于缺血再灌注后被激活，在細(xì)胞凋亡信號(hào)傳導(dǎo)中發(fā)揮關(guān)鍵性作用[4]。其3個(gè)主要亞家族在細(xì)胞凋亡中的作用為：細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)信號(hào)通路激活后通過(guò)抑制細(xì)胞凋亡，發(fā)揮對(duì)腦組織的保護(hù)作用[5]；c-Jun N端激酶(JNK)和p38MAPK信號(hào)通路活化后將加快神經(jīng)細(xì)胞凋亡，加重腦組織損傷[6]。賴涵[7]、Xing等[8]通過(guò)研究電針對(duì)CIRI大鼠MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的調(diào)控情況發(fā)現(xiàn)，與模型組比較電針能減少大鼠腦組織梗死范圍，上調(diào)p-ERK表達(dá)，同時(shí)下調(diào)p-JNK、p-p38MAPK表達(dá)，發(fā)揮腦保護(hù)作用進(jìn)而減輕神經(jīng)功能缺損。

神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白1(Neuregulins-1,Nrg-1)/表皮生長(zhǎng)因子受體4(Epidermal growth factor receptor 4,ErbB4)信號(hào)通路的激活與否影響著神經(jīng)細(xì)胞發(fā)育與遷移、突觸的形成與成熟、細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)與抑制[9]。電針作用于CIRI模型大鼠能促進(jìn)內(nèi)源性Nrg-1、ErbB4蛋白表達(dá)，下調(diào)促凋亡相關(guān)蛋白的含量，降低大鼠缺血半暗帶區(qū)神經(jīng)元凋亡比例，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，促進(jìn)癱瘓側(cè)肢體功能的恢復(fù)[10]。

1.2 調(diào)控相關(guān)蛋白

沉默信息調(diào)節(jié)因子1(Silent information regulator 1,SIRT1)受miR-34a調(diào)控，miR-34a的下調(diào)可促進(jìn)SIRT1的表達(dá)，達(dá)到抑制細(xì)胞凋亡的目的，兩者協(xié)同作用發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[11]。CIRI模型大鼠腦組織出現(xiàn)神經(jīng)元凋亡，miR-34a蛋白水平大幅升高[12]。高國(guó)強(qiáng)等研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)電針治療后，CIRI模型大鼠腦梗死范圍縮小，電針能夠降低腦組織中miR-34a表達(dá)水平，升高SIRT1蛋白表達(dá)水平，有助于腦梗死大鼠運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)[13]。

2 電針降低興奮性氨基酸毒性作用

谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asp)是存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的兩種具有興奮功能的神經(jīng)遞質(zhì)，兩者中尤以Glu含量最高、分布最廣和作用最強(qiáng)。腦缺血發(fā)生后神經(jīng)元釋放大量Glu到突觸間隙聚集，與其突觸后膜的特異性離子型受體N-甲基-D-天冬氨酸受體(N-methyl-D-aspartate receptor,NMDAR)結(jié)合，開(kāi)放鈣離子通道導(dǎo)致Ca2+大量?jī)?nèi)流，觸發(fā)一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)，抑制這一過(guò)程將減輕對(duì)神經(jīng)元的興奮性毒性損傷[14]。NMDAR包含NR1、NR2(2A-2D)和NR3等亞基，不同的亞單位在神經(jīng)活動(dòng)中發(fā)揮不同的功能。促凋亡亞基NR1的過(guò)度表達(dá)會(huì)加重EAA毒性作用[15]，楊忠華等研究發(fā)現(xiàn)電針能降低腦梗死后NR1的過(guò)度表達(dá)，減輕因Glu釋放對(duì)神經(jīng)元可能產(chǎn)生的毒性作用[16]。NR2B介導(dǎo)自由基連鎖反應(yīng)，過(guò)度激活會(huì)觸發(fā)細(xì)胞死亡，導(dǎo)致興奮性毒性；NR2A能激活神經(jīng)元生存保護(hù)相關(guān)信號(hào)通路，參與神經(jīng)保護(hù)[17]。腦組織缺血再灌注24 h后，大鼠腦組織中NR2A陽(yáng)性表達(dá)細(xì)胞數(shù)量下降，NR2B陽(yáng)性表達(dá)細(xì)胞數(shù)量明顯升高[18]。電針干預(yù)可抑制大鼠腦組織NR1的過(guò)度表達(dá)[19]，減少胞內(nèi)Ca2+含量；下調(diào)NR2B表達(dá)[18]，抑制自由基的生成，降低神經(jīng)細(xì)胞對(duì)EAA毒性的敏感程度；提高NR2A表達(dá)，促進(jìn)神經(jīng)元的再生，進(jìn)而減少大鼠神經(jīng)損傷，促進(jìn)對(duì)腦組織的保護(hù)。

3 電針調(diào)控鈣穩(wěn)態(tài)，抑制鈣超載

生理狀態(tài)下，細(xì)胞通過(guò)一系列轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制維持細(xì)胞內(nèi)低鈣、細(xì)胞外高鈣的相對(duì)恒定濃度梯度差，即鈣穩(wěn)態(tài)。缺血再灌注期，鈣內(nèi)流增加導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣超載、鈣穩(wěn)態(tài)失衡，觸發(fā)一系列下游反應(yīng)，此為CIRI細(xì)胞凋亡、壞死的重要病理機(jī)制。鈣調(diào)蛋白能夠調(diào)控鈣超載，其激活后會(huì)加重鈣超載等所造成的腦損傷。程潔等研究發(fā)現(xiàn)[20]，電針干預(yù)可明顯下調(diào)CIRI大鼠海馬區(qū)鈣調(diào)蛋白表達(dá)水平，進(jìn)而降低細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度，調(diào)控細(xì)胞中鈣穩(wěn)態(tài)，減輕CIRI。筆者于文獻(xiàn)閱讀過(guò)程中發(fā)現(xiàn)鈣穩(wěn)態(tài)影響CIRI的相關(guān)研究起步較早，近幾年研究重心有向心肌缺血再灌注方面傾斜的趨勢(shì)。

4 電針減少自由基生成，調(diào)控氧化應(yīng)激

腦缺血再灌注引起的機(jī)體自由基增多及由自由基介導(dǎo)的脂質(zhì)過(guò)氧化誘發(fā)腦水腫是加重腦組織損傷的重要原因[21]。機(jī)體的氧化防御系統(tǒng)能防止脂質(zhì)過(guò)氧化物的生成而調(diào)控氧化應(yīng)激，主要包括酶類與非酶類抗氧化系統(tǒng)兩類，能夠清除自由基、有效減輕自由基反應(yīng)對(duì)細(xì)胞的損傷。前者以超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶為代表，后者以谷胱甘肽、內(nèi)源性褪黑素為代表，腦梗死發(fā)生后上述物質(zhì)活性降低，打破了氧化與抗氧化之間的平衡，誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，加重CIRI。脂質(zhì)過(guò)氧化物丙二醛(Malondialdehyde,MDA)能夠反應(yīng)機(jī)體氧化應(yīng)激程度且兩者之間呈正相關(guān)[22]。李笑笑[23]、鐘曉勇等[24]研究發(fā)現(xiàn)，電針治療后CIRI大鼠體內(nèi)SOD活性顯著升高，內(nèi)源性褪黑素表達(dá)水平升高，MDA含量顯著減少，氧化應(yīng)激明顯得到抑制，神經(jīng)細(xì)胞凋亡相應(yīng)減少。從微觀層面提示電針干預(yù)后形成的效應(yīng)物質(zhì)能夠有效維持機(jī)體氧化與抗氧化之間的動(dòng)態(tài)平衡、減輕氧化應(yīng)激。

5 電針抑制炎癥反應(yīng)過(guò)度激活

缺血再灌注后，相關(guān)炎癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路被激活，小膠質(zhì)細(xì)胞活化、白細(xì)胞滲出，炎癥細(xì)胞因子釋放，引發(fā)炎癥反應(yīng)過(guò)度激活，造成CIRI。因此，通過(guò)電針治療等措施從多靶點(diǎn)入手，抑制腦缺血再灌注過(guò)程中炎癥反應(yīng)的過(guò)度激活，可減輕CIRI，有助于腦組織功能恢復(fù)。

5.1 減少細(xì)胞焦亡

細(xì)胞焦亡是由炎性小體誘導(dǎo)的細(xì)胞程序性死亡，故又稱細(xì)胞炎性壞死，其特征為細(xì)胞核固縮，細(xì)胞持續(xù)腫脹直至細(xì)胞膜破裂，細(xì)胞內(nèi)促炎因子等釋放至胞外，誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)加劇，加重CIRI。在這一過(guò)程中，炎性體激活后介導(dǎo)Caspase-1活化，活化的Caspase-1剪切細(xì)胞焦亡底物蛋白Gasdermin D(GSDMD)形成活性氮端(GSDMD-N)，Caspase-1介導(dǎo)的經(jīng)典細(xì)胞焦亡信號(hào)通路由此激活，GSDMD-N則是炎癥小體激活和細(xì)胞焦亡的可靠指標(biāo)。電針治療可使CIRI模型大鼠神經(jīng)元細(xì)胞核局部核膜凹陷減輕，染色質(zhì)固縮減少，細(xì)胞完整性得到保護(hù)，神經(jīng)細(xì)胞焦亡得到抑制，減輕腦組織損傷[25]。羅敷等[26]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)15 Hz、1 mA和連續(xù)波電針干預(yù)5 d后，CIRI模型大鼠腦梗死體積減小，皮質(zhì)缺血區(qū)腦組織細(xì)胞焦亡底物蛋白GSDMD表達(dá)下調(diào)，腦脊液炎癥因子含量明顯減少，大鼠運(yùn)動(dòng)功能明顯恢復(fù)。董苗苗研究發(fā)現(xiàn)[27]，電針治療能夠抑制Caspase-1的表達(dá)，抑制細(xì)胞焦亡通路激活，進(jìn)而減輕CIRI相關(guān)神經(jīng)功能缺損癥狀。

5.2 調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞活化

小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的常駐吞噬細(xì)胞[28]，于腦組織損傷后迅速活化并釋放炎性因子、細(xì)胞毒性物質(zhì)等加重組織損傷，活化的小膠質(zhì)細(xì)胞通常被作為神經(jīng)炎癥反應(yīng)發(fā)生的標(biāo)志。小膠質(zhì)細(xì)胞中含有豐富的核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3(Nuc-leotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3,NLRP3)炎性小體，伴隨著小膠質(zhì)細(xì)胞的活化NLRP3亦被激活，繼而活化半胱氨酸天冬氨酸酶-1(cysteine aspartate proteolytic enzyme 1,caspase-1)，切割炎癥分子前體，觸發(fā)一系列炎癥反應(yīng)，加重腦損傷。抑制NLRP3/caspase-1通路能夠抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的激活，進(jìn)而可減緩炎癥反應(yīng)，促進(jìn)肢體運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)。鄧寒冰等[29]研究發(fā)現(xiàn)，電針刺激后腦卒中大鼠腦組織中小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)恢復(fù)，NLRP3、caspase-1表達(dá)降低，NLRP3/caspase-1通路受到抑制，細(xì)胞焦亡減少，減輕了CIRI的程度，有助于機(jī)體運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)。劉孜琦等也通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)得出相似結(jié)論[30]。

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，Toll樣受體(TLR)主要由小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)，TLR4是導(dǎo)致腦缺氧缺血及梗死后小膠質(zhì)細(xì)胞活化的必要因素[31]。電針治療能下調(diào)缺血再灌注小鼠腦組織TLR4 mRNA和TLR4蛋白表達(dá)[32]，抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的活化，減少血清炎性因子的釋放，從而減輕小鼠神經(jīng)功能缺失癥狀，發(fā)揮對(duì)腦缺血再灌注的保護(hù)作用。

5.3 調(diào)控炎性因子與抑炎因子的表達(dá)

核因子-κB(Nuclear factor kappa B,NF-κB)是參與炎性反應(yīng)的主要促炎轉(zhuǎn)錄因子，腦組織處于缺血缺氧狀態(tài)導(dǎo)致NF-κB信號(hào)通路被過(guò)度激活，應(yīng)激提高腫瘤壞死因子α(Tumor necrosis factor,TNF-α)、白細(xì)胞介素-1(IL-1)和白細(xì)胞介素-6(IL-6)等促炎因子的表達(dá)，加劇機(jī)體炎性反應(yīng)，加重腦組織損傷。電針干預(yù)能降低缺血性腦卒中患者血清炎性因子TNF-α和IL-6的水平[33]；另有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)電針能抑制CIRI模型大鼠NF-κB信號(hào)通路的過(guò)度激活[34]，降低下游促炎因子表達(dá)，有效抑制炎癥反應(yīng)，減低CIRI程度。

Cezanne主要分布在缺血大腦皮質(zhì)區(qū)神經(jīng)元細(xì)胞質(zhì)中，是一種特殊的去泛素化酶，具有較強(qiáng)的抗炎作用。盧文豪等[35]研究發(fā)現(xiàn)電針能快速上調(diào)局灶缺血區(qū)Cezanne的表達(dá)。IL-4是重要的炎癥保護(hù)因子，可于CIRI發(fā)生后由機(jī)體主動(dòng)激發(fā)。電針干預(yù)能進(jìn)一步促進(jìn)IL-4等抗炎細(xì)胞因子的分泌釋放[36]，減輕炎癥反應(yīng)造成的腦組織損傷，有助于加強(qiáng)對(duì)神經(jīng)元的保護(hù)。

6 展望

隨著臨床應(yīng)用的不斷實(shí)踐，電針治療的疾病種類日趨多樣，通過(guò)電針治療以減輕腦缺血再灌注損傷具有安全性高、療效確切、毒副作用小及刺激參數(shù)可控等優(yōu)勢(shì)，為深入挖掘電針治療的起效機(jī)制，相關(guān)研究開(kāi)展得如火如荼。本研究總結(jié)發(fā)現(xiàn)，電針治療減輕CIRI是多因素共同作用的結(jié)果，近幾年其機(jī)制研究主要集中在EAA毒性作用、自由基生成、炎癥反應(yīng)過(guò)度激活、細(xì)胞內(nèi)鈣超載及細(xì)胞凋亡等方面，影響上述各途徑的作用靶點(diǎn)隨著研究的深入日益多元、迭代更新。

值得注意的是，電針的刺激參數(shù)、治療療程等在臨床應(yīng)用過(guò)程中多因病、因人而異，如何把握電針減輕腦缺血再灌注損傷、實(shí)現(xiàn)對(duì)作用靶點(diǎn)刺激效果及治療療效最大化的最佳刺激量、刺激時(shí)長(zhǎng)和治療療程未來(lái)仍需通過(guò)大量臨床及實(shí)驗(yàn)室研究充分運(yùn)用相關(guān)現(xiàn)代科技手段進(jìn)行深入探討；另外，電針治療減輕腦缺血再灌注損傷，發(fā)揮腦保護(hù)作用，是從多方面著手對(duì)機(jī)體實(shí)現(xiàn)整體調(diào)控，然而現(xiàn)有研究多針對(duì)單一途徑中的某個(gè)靶點(diǎn)，未深入挖掘各作用靶點(diǎn)、各作用途徑之間的交叉影響，未來(lái)可從多途徑、多靶點(diǎn)系統(tǒng)深入地對(duì)電針減輕腦缺血再灌注損傷進(jìn)行相關(guān)機(jī)制研究，揭示其中的奧秘，為電針治療腦缺血再灌注損傷的應(yīng)用與推廣提供支持。