針刺抗卒中后痙攣的通路研究進展

孫天祎,馬良宵,2,母杰丹,張洲,錢旭

(1.北京中醫(yī)藥大學,北京 100029;2.國家中醫(yī)藥管理局針灸特色療法評價重點研究室,北京 100029)

肌痙攣是卒中患者最常見的并發(fā)癥之一,嚴重降低了患者的自主生活能力。據(jù)統(tǒng)計,中國每年新增約200萬例卒中患者,其中有50%～70%遺留各種后遺癥,后遺癥以運動功能障礙為主[1],而肌痙攣是導致運動功能障礙的重要原因之一[2]?，F(xiàn)代醫(yī)學治療卒中后痙攣的方法主要包括外科手術(shù)、藥物療法、肌內(nèi)效貼等[3],但其潛在的手術(shù)并發(fā)癥、毒性反應(yīng)和皮膚過敏反應(yīng)等不良反應(yīng)不容忽視。針刺療法治療卒中后痙攣歷史悠久、療效確切[4],且以激發(fā)人體自我調(diào)節(jié)功能為主,安全性較高,但針刺抗卒中后痙攣效應(yīng)的機制尚未完全明確。針刺作為一種體表刺激療法,其效應(yīng)機制是神經(jīng)系統(tǒng)各層面綜合作用的結(jié)果[5],而針感作為針刺起效的前提,也需要眾多傳導通路的協(xié)同作用[6-7]。卒中后痙攣是腦損傷導致的運動障礙,現(xiàn)代醫(yī)學與中醫(yī)學理論均在一定程度上認為其源于機體結(jié)構(gòu)完整性和功能平衡性的破壞,病理機制涉及中樞神經(jīng)系統(tǒng)、外周肌肉以及聯(lián)絡(luò)二者的相關(guān)傳導通路,如果僅觀察局部某種物質(zhì)而不研究完整的通路則會導致中間環(huán)節(jié)的缺失。因此,將各個環(huán)節(jié)串聯(lián)起來的通路研究對明確針刺抗卒中后痙攣的潛在機制具有重要意義。目前,針刺抗卒中后痙攣效應(yīng)機制研究大多集中在針刺對作用靶點效應(yīng)指標的影響,而較少關(guān)注針刺信號從傳入到傳出所經(jīng)過的完整路徑。本文歸納分析了與針刺抗卒中后痙攣潛在機制相關(guān)的各個通路,以期為后續(xù)可能進行的其完整通路研究提供參考,同時為卒中后痙攣的治療方案優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 卒中后痙攣源于機體結(jié)構(gòu)完整性和功能平衡性的破壞

卒中后痙攣中醫(yī)學多以經(jīng)筋病論屬,可歸為“筋病”和“痙證”的范疇。中醫(yī)學認為,脈絡(luò)通利、氣血流暢、陰陽平衡是形體活動自如的前提,如果病邪阻遏了經(jīng)絡(luò),使人體陰陽失衡,氣血不能暢達于肢體,則筋骨關(guān)節(jié)失于濡養(yǎng),最終發(fā)為痙攣。正如葉天士在《臨證指南醫(yī)案》中所言“肢體拘攣……氣充血盈,脈絡(luò)通利,則病可痊愈”。

卒中后痙攣的發(fā)病機制可能與神經(jīng)傳導異常、信號轉(zhuǎn)導異常和反射異常等相關(guān)。卒中發(fā)生時經(jīng)常會損傷下行性傳導通路皮質(zhì)脊髓束和皮質(zhì)網(wǎng)狀束,進一步導致卒中后痙攣時則與網(wǎng)狀脊髓束的興奮性異常升高密切相關(guān)[8]。興奮性與抑制性神經(jīng)遞質(zhì)的動態(tài)平衡要靠相關(guān)信號傳導通路的結(jié)構(gòu)功能維系,神經(jīng)遞質(zhì)作用失衡被廣泛認為是卒中后痙攣的潛在原因[9-11],這種失衡會進而引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)興奮性和抑制性信號的異常。此外,牽張反射亢進在卒中后痙攣中也起著重要的作用[8,12]。

經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)聯(lián)系著人體的上下內(nèi)外各部,但經(jīng)絡(luò)的本質(zhì)目前尚未完全明確。然而,可以肯定的是,經(jīng)絡(luò)是有一定物質(zhì)基礎(chǔ)的功能現(xiàn)象,其中不乏各種通路發(fā)揮作用。針刺治療時強調(diào)的“通其經(jīng)脈”“調(diào)其氣血”或“脈氣通利”均指的是讓機體恢復(fù)完整流暢的功能活動,這與疾病相關(guān)通路的結(jié)構(gòu)完整性和功能平衡性有著密切的聯(lián)系。

2 針刺抗卒中后痙攣通路研究現(xiàn)狀

針刺治病的關(guān)鍵在于調(diào)和陰陽,使機體達到“陰平陽秘”的狀態(tài),這與現(xiàn)代醫(yī)學調(diào)節(jié)機體多通路興奮抑制平衡來恢復(fù)機體正常生理狀態(tài)的原理有所契合。針刺效應(yīng)涉及機體多層次、多靶點信息流的整合與交互[13],其潛在機制與神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān)[14],而這個網(wǎng)絡(luò)在很大程度上就是各個傳導通路、信號通路、反射通路的復(fù)合體。經(jīng)脈是遍布人體的通路,在針刺干預(yù)中起著指導作用,其循行路線與節(jié)段性神經(jīng)支配存在高度一致性[15]。同時,針刺起效與軀體-交感反射密切相關(guān),針刺作為一種體表刺激療法可激活交感神經(jīng)通路,從而對同神經(jīng)節(jié)段的內(nèi)臟器官或其他相關(guān)部位產(chǎn)生調(diào)節(jié)效應(yīng)[15-18]。針刺對大腦網(wǎng)絡(luò)、神經(jīng)核團、反射中樞等功能單元和神經(jīng)纖維具有調(diào)節(jié)作用,同時也可影響細胞因子、神經(jīng)遞質(zhì)、激素等信號分子和受體通道的活性與表達。因此,根據(jù)卒中后痙攣的發(fā)病機制以及針刺療法的效應(yīng)特點,本文將針刺治療卒中后痙攣的相關(guān)通路大致分為傳導通路、信號通路和反射通路 3類,以對其潛在生物學機制進行歸納分析。

2.1 傳導通路

傳導通路又稱神經(jīng)通路,是神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)傳導某種特定信息的通路,按照信息傳導方向可分為上行性(感覺性)和下行性(運動性)兩種,由各級神經(jīng)元組成。此外,中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)還存在環(huán)行傳導通路來實現(xiàn)中樞之間的交流協(xié)作。針刺作用于局部穴位,感覺信號可沿上行傳導通路到達中樞,中樞對刺激信息進行整合后,其發(fā)出的指令再經(jīng)下行傳導通路到達靶標,從而發(fā)揮針刺治療效應(yīng)?？梢?針刺效應(yīng)的發(fā)揮可能以相關(guān)傳導通路為基礎(chǔ);反觀,針刺對各傳導通路也可能具有調(diào)節(jié)作用。

從上行傳導通路來看,針刺上肢伸肌肌群和針刺陽經(jīng)穴對腦梗死患者上肢肌痙攣的療效相似,可興奮Ⅰ類感覺傳入纖維,調(diào)節(jié)脊髓運動環(huán)路內(nèi)中間神經(jīng)元和運動神經(jīng)元的興奮性,使癱瘓肌肉產(chǎn)生自主收縮,重新建立癱瘓肌與其拮抗肌之間的平衡,從而改善肌張力[19]。從下行傳導通路來看,針刺陽明經(jīng)穴可減輕卒中患者皮質(zhì)脊髓束的損傷程度,增加其腦部刺激興奮的脊髓運動神經(jīng)元的比例[20-21],醒腦開竅法還可加強對腦內(nèi)固有運動傳導通路的刺激[22],進而促進神經(jīng)功能恢復(fù)而解除肢體痙攣。從環(huán)行傳導通路來看,針刺陽陵泉穴可增強卒中后運動障礙患者大腦皮質(zhì)與受損白質(zhì)之間以及受損白質(zhì)束連接的皮質(zhì)之間的信號聯(lián)絡(luò)[23],此外,全身配穴針刺還可改變下縱束、下額枕束和上縱束等腦區(qū)聯(lián)絡(luò)纖維束的功能活動[21],從而有助于患者運動功能的恢復(fù)。上述研究提示,針刺對部分上行、下行和環(huán)形神經(jīng)通路均分別有調(diào)節(jié)作用,而針刺不同部位對整體運動環(huán)路的調(diào)節(jié)作用還有待于進一步研究。

2.2 信號通路

信號通路是細胞受體接收細胞外分子信號并做出綜合性應(yīng)答的過程,在機體各項生理功能中發(fā)揮了重要作用。細胞外分子信號有多種不同的類型,包括細胞因子、生長因子、激素、神經(jīng)遞質(zhì)以及其他小分子化合物。信號通路研究能夠深入闡釋針刺效應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)及分子機制。目前,針刺抗卒中后痙攣相關(guān)機制研究主要集中于抑制性神經(jīng)遞質(zhì)和興奮性神經(jīng)遞質(zhì)在各個層面的生成與表達上,并以提高抑制性神經(jīng)遞質(zhì)含量,降低興奮性神經(jīng)遞質(zhì)含量,最終促進二者平衡為主要趨勢[24-27]。與神經(jīng)遞質(zhì)相關(guān)的受體通路也得到了較多的關(guān)注。針刺大鼠“陽陵泉”穴可通過激活大腦皮層缺血區(qū)KCC2-GABAA信號通路來降低腦卒中大鼠的肌痙攣程度,且恢刺法比常規(guī)針刺的療效更優(yōu)[27]。鉀氯共同轉(zhuǎn)運體亞型 2(K﹢-Cl﹣cotransporter isoform 2,KCC2)調(diào)控的神經(jīng)元氯離子穩(wěn)態(tài)機制是γ-氨基丁酸(gamma-amino butyric acid, GABA)通過與 GABAA受體結(jié)合發(fā)揮抑制性遞質(zhì)作用從而緩解痙攣的前提和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在卒中后痙攣模型大鼠體內(nèi),醒腦開竅針刺法能夠激活mTOR-EAAT2信號通路[28],興奮性氨基酸轉(zhuǎn)運體2(excitatory amino acid transporter 2, EAAT2)可降低谷氨酸(glutamic acid, Glu)在突觸間隙的積累從而減輕 Glu造成的神經(jīng)元興奮毒性作用,同時哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)水平的改變影響著EAAT2的表達與功能。針刺大鼠陽陵泉和曲池穴可上調(diào)大腦皮質(zhì)中腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)和酪氨酸蛋白激酶受體 B(tyrosine kinase receptor B, TrkB)的表達水平[29],二者結(jié)合后可促進 GABA的表達釋放,從而改善大鼠神經(jīng)功能,緩解肢體痙攣。

針刺的神經(jīng)保護作用與針刺抗卒中后痙攣的效應(yīng)機制也有一定關(guān)聯(lián)。眼針可激活Keap1-Nrf2/ARE信號通路[30],該通路對卒中后細胞內(nèi)氧化還原平衡狀態(tài)的維持有重要影響,可進一步調(diào)控谷胱甘肽過氧化物酶、超氧化物歧化酶等下游因子,從而發(fā)揮抗細胞凋亡、抗炎癥反應(yīng)損傷、抗氧化應(yīng)激的效應(yīng)。PI3K/Akt信號通路是細胞存活的關(guān)鍵環(huán)節(jié),在腦缺血損傷中會受到抑制,針刺曲池和足三里穴可緩解上述抑制,從而抑制腦細胞凋亡[31]。針刺百會和風府穴可激活p38 MAPK/CREB信號通路以響應(yīng)腦缺血后的細胞外凋亡刺激和細胞內(nèi)氧化應(yīng)激[32],針刺還可激活與腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子相關(guān)的其他信號通路[33],進而改善腦組織缺血損傷,促進肢體功能的恢復(fù)。作為細胞間通訊第二信使的環(huán)腺苷酸和環(huán)鳥苷酸[34],作為調(diào)節(jié)中樞興奮性重要物質(zhì)的多巴胺及其受體[35],作為磷脂酰肌醇信號通路關(guān)鍵環(huán)節(jié)的三磷酸肌醇和二?；视蚚36],均在針刺抗卒中后痙攣的過程中發(fā)揮了重要作用。此外,電針百會可作用于miR-181b/PirB/RhoA/GAP43軸,通過調(diào)節(jié)表觀遺傳變化從而促進腦卒中康復(fù)[37]。

2.3 反射通路

牽張反射又稱肌梭反射,是目前被認為與卒中后痙攣病理機制關(guān)系最為密切的反射通路。針刺腿部諸穴可通過皮膚-肌梭反射,提高感受器對牽拉刺激敏感性,從而降低肌張力[38]。與緊張性牽張反射不同,H反射是一種由電刺激誘發(fā)的單突觸反射,可用來對脊髓前角α運動神經(jīng)元興奮性及整個反射通路上感覺及運動纖維功能狀態(tài)進行電生理評估,從而反映肌痙攣狀態(tài)。研究[39]發(fā)現(xiàn),電針環(huán)跳、殷門、脊中和至陽穴可對H反射產(chǎn)生抑制效應(yīng),降低運動神經(jīng)元的過度興奮。神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)營養(yǎng)因子等均影響著神經(jīng)元的興奮性,明確反射亢進的物質(zhì)基礎(chǔ)及分子機制將有助于進一步闡明針刺抗痙攣的效應(yīng)機制。

3 思考與展望

3.1 針刺抗卒中后痙攣的選穴部位與通路機制探討

針刺作用于外周體表穴位,除了對穴位局部組織產(chǎn)生影響,其效應(yīng)的發(fā)揮也需要神經(jīng)體液網(wǎng)絡(luò)等多環(huán)節(jié)參與,進而實現(xiàn)對靶器官或組織的調(diào)節(jié),這種外周-中樞-靶標的信息傳遞過程是針刺發(fā)揮作用的基本模式。針刺治療卒中后痙攣取穴以四肢部和頭面部為主[40],與其根本病因在腦而病位在肢體有關(guān)。中醫(yī)學認為,肢體痙攣的病機為陰陽失調(diào)所致的陰陽緩急不同。從解剖學來看,卒中后上肢痙攣主要表現(xiàn)為屈肌痙攣伸肌無力,與“陽緩陰急”基本一致;下肢則為伸肌痙攣屈肌無力,因下肢屈肌伸肌分布并未完全與陰陽經(jīng)循行一致,故既有“陽緩陰急”也有“陰緩陽急”。針灸臨床治療卒中后痙攣的肢體取穴多樣,有以陽經(jīng)或拮抗肌取穴為主,如上肢的曲池、手三里、合谷等穴,下肢的陽陵泉、足三里、懸鐘等穴;也有結(jié)合三陰交等陰經(jīng)穴位進行治療,均顯示了較好的療效,尚未有高級別證據(jù)支持哪種選穴方法更優(yōu)[20-23]。

鑒于臨床研究要充分考慮患者受益,故多數(shù)針灸抗卒中后痙攣的臨床研究均是多穴位組合的干預(yù)方案。而動物實驗類機制研究為我們了解不同穴位的起效機制提供了可能,越來越多針刺實驗研究為闡明針刺效應(yīng)的完整作用途徑,更關(guān)注單穴或單一部位穴位的效應(yīng)機制[18,41]。目前針刺抗痙攣通路機制研究中,穴位選擇多為陽經(jīng)或拮抗肌所在穴位,如同時針刺上肢曲池穴和下肢足三里穴[31],單獨針刺下肢陽陵泉穴[27]。基于針刺多靶點多環(huán)節(jié)調(diào)控的特點,這些研究僅僅關(guān)注了針刺刺激對缺血腦組織 PI3K/ Akt[31]、KCC2-GABAA

[27]等不同信號通路的影響,尚未對針刺不同穴位后針刺信號如何從外周傳入中樞,進而影響痙攣肌肉這一相對完整的通路進行深入研究。而近期一項關(guān)于在痙攣肌肉注射神經(jīng)營養(yǎng)因子3(neurotrophin-3, NT3)緩解皮質(zhì)脊髓束損傷后上肢痙攣的實驗[42]研究,采用逆行示蹤技術(shù)結(jié)合脊髓 H反射,從外周傳入到頸髓運動環(huán)路闡釋了 NT3抗痙攣的起效通路,該研究思路可作為針刺不同穴位抗卒中后痙攣起效機制中通路研究的借鑒,以進一步精確闡明針刺效應(yīng)的作用途徑。而簡化干預(yù)因素,采用單穴或單一刺激部位在此類通路機制研究中則顯得尤為重要。

3.2 針刺對腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及網(wǎng)狀脊髓束的調(diào)節(jié)作用不容忽視

腦干在卒中后痙攣中的作用越來越被研究者所認可,起源于腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀脊髓束的過度興奮也被認為是引發(fā)卒中后痙攣的原因所在[8,11]。腦干是連接中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周肢體運動的重要橋梁,對于牽張反射至關(guān)重要[43]。腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是一個重要的皮層下整合中心,在這里源自于皮層的指令信息會被整合并經(jīng)由網(wǎng)狀脊髓束等通路傳送到相應(yīng)的骨骼肌,從而實現(xiàn)對肌張力和肢體運動的調(diào)節(jié)[44-45]。針刺治療卒中后痙攣的療效已得到了臨床實踐的廣泛驗證[46-48],但其潛在機制與腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)狀脊髓束是否存在關(guān)聯(lián)還有待于進一步研究。此外,針刺對網(wǎng)狀脊髓束起止部相關(guān)信號通路的影響也有待于探索。

3.3 針刺對肌肉本身固有結(jié)構(gòu)的改變有利于痙攣的緩解

卒中后痙攣被廣泛認為是一種由腦損傷導致的神經(jīng)性病變,因此其相關(guān)研究多圍繞著中樞神經(jīng)系統(tǒng)展開。然而,痙攣組織本身固有結(jié)構(gòu)的改變也是加重卒中后痙攣的重要原因[11,49]。研究發(fā)現(xiàn),痙攣患者受累肌肉中Ⅰ型肌纖維的比例顯著上升[50-51],而肌張力亢進緩解時Ⅰ型纖維比例下降[52]。肌肉長期處于短縮狀態(tài)會導致連續(xù)肌節(jié)數(shù)量減少[53]以及結(jié)締組織比例增多[54],從而提高肌肉對被動運動的抵抗力[55]以及肌肉紡錘體伸展的敏感性[56]。恢刺法在施術(shù)時要圍繞穴位反復(fù)多向透刺以達到對局部組織的刺激作用,對于緩解卒中后痙攣的療效比常規(guī)針刺更好[26],這可能與恢刺法在更大范圍與程度上刺激痙攣肌肉進而改變其結(jié)構(gòu)有關(guān)。

3.4 研究針刺抗卒中后痙攣效應(yīng)機制應(yīng)注意的問題

針刺效應(yīng)機制是一個完整又復(fù)雜的回路,既有外周向中樞的信息輸入,也有中樞向靶標的信息輸出[57],同時也有針刺作用局部的生理變化。然而,目前大多數(shù)針刺效應(yīng)機制研究僅觀察了中樞到靶標輸出過程中局部某種物質(zhì)或現(xiàn)象的變化,對于針刺信息傳遞的完整通路很少進行探討,尤其是外周信號輸入中樞的途徑和方式,使得針刺效應(yīng)機制研究的中間環(huán)節(jié)普遍缺失。針刺在抗卒中后痙攣的過程中能夠調(diào)節(jié)腦部 GABA和Glu的含量同時緩解大鼠肌痙攣狀態(tài)已被多個研究[24,26-27]所證明,然而在此過程中針刺信息如何到達腦部、腦部指令如何到達痙攣肌肉以及關(guān)鍵環(huán)節(jié)的信號轉(zhuǎn)導途徑等通路相關(guān)問題均尚未完全明確。因此,今后針刺抗卒中后痙攣效應(yīng)機制研究應(yīng)以貫穿外周-中樞-靶標為目的,深入探討針刺抗卒中后痙攣過程中可能影響到的中樞和外周通路。

此外,傳導通路、信號通路和反射通路是3種不同的研究角度,互相協(xié)同配合形成較為完整且立體的生理框架。反射是最基本的神經(jīng)活動,而傳導通路是反射通路的重要組成部分。各個細胞之間的信息傳遞是通過信號通路來實現(xiàn)的,神經(jīng)遞質(zhì)等信號分子的含量變化和位置移動會影響到腦細胞的功能活動,進而影響到神經(jīng)傳導和反射。卒中后痙攣發(fā)生時,中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)抑制性神經(jīng)遞質(zhì)的表達降低與牽張反射亢進關(guān)系密切[58],網(wǎng)狀脊髓束抑制效應(yīng)的解除也在牽張反射亢進中發(fā)揮了重要作用[59]。可見,在針刺抗卒中后痙攣機制研究中將3種不同角度的通路聯(lián)系在一起進行整體性研究是十分必要的。

4 總結(jié)

隨著針灸學科的日益國際化,針刺效應(yīng)機制研究逐漸成為了針灸臨床和科研協(xié)同進步的重要策略,相關(guān)通路機制的完善將有利于針灸的現(xiàn)代化與科學化應(yīng)用。目前,針刺抗卒中后痙攣效應(yīng)機制相關(guān)通路研究存在的主要問題在于研究技術(shù)的局限以及中間環(huán)節(jié)的缺失。此外,針刺治療卒中后痙攣選穴和刺法多種多樣,不同干預(yù)部位與方式可能激活不同通路,要依據(jù)相應(yīng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和刺激特點選取最適宜的通路,采用神經(jīng)示蹤、電生理、分子探針等現(xiàn)代技術(shù)進行系統(tǒng)研究。明確針刺抗卒中后痙攣作用的具體通路,將有助于針對性地提高治療卒中后痙攣的有效性。