盆底康復(fù)治療電生理機(jī)制

洪莉，何勇

女性盆底功能障礙性疾病(female pelvic floor dysfunction，F(xiàn)PFD)是指各種病因?qū)е屡璧字С纸Y(jié)構(gòu)缺陷、損傷及功能障礙所造成的一類疾病，主要表現(xiàn)為尿失禁(urinary incontinence，UI)、盆腔器官脫垂(pelvic organ prolapse，POP)、大便失禁及性功能障礙。FPFD的發(fā)病率隨著年齡的增長(zhǎng)而增高，其中POP及壓力性尿失禁(stress urinary incontinence，SUI)的發(fā)病率占FPFD總體發(fā)病率的80%。據(jù)Xue K[1]、Pang H[2]和Zhang C[3]等學(xué)者報(bào)道，我國(guó)成年女性UI總體患病率在8.7%～69.8%之間，POP總體患病率約為9.6%，性功能障礙的患病率約為 29.7%，POP或SUI接受手術(shù)治療的終生風(fēng)險(xiǎn)高達(dá)11%[4]。我國(guó)人口基數(shù)龐大，隨著人口老齡化加劇及生育政策的開(kāi)放，F(xiàn)PFD風(fēng)險(xiǎn)人群增加[5-6]。FPFD的治療分為手術(shù)及非手術(shù)治療，其中非手術(shù)治療是針對(duì)盆底組織進(jìn)行的物理、化學(xué)、生物學(xué)等多種方式干預(yù)的保護(hù)及修復(fù)治療，可改善肌力與組織電生理狀態(tài)，促進(jìn)女性盆底功能恢復(fù)，減輕器官脫垂、膀胱過(guò)度活動(dòng)等相關(guān)癥狀[7-8]。目前，已有多種電生理治療方法已在臨床應(yīng)用，但其機(jī)制尚未系統(tǒng)闡明。本文就國(guó)內(nèi)外已有的女性盆底康復(fù)治療電生理相關(guān)機(jī)制進(jìn)行綜述，為FPFD治療和機(jī)制研究提供參考。

1 調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)重構(gòu)

陰道前壁、盆底韌帶組織和筋膜的薄弱是FPFD發(fā)生發(fā)展的重要原因[9]。韌帶、筋膜和陰道前壁的主要成分是纖維結(jié)締組織。結(jié)締組織含有膠原蛋白、彈性纖維、蛋白聚糖和糖蛋白，共同形成稱為細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)的粘彈性基質(zhì)，ECM重塑是盆底功能障礙發(fā)病機(jī)制中的重要一步[10]。膠原纖維含量和排列結(jié)構(gòu)的改變會(huì)顯著影響盆腔內(nèi)筋膜的拉伸強(qiáng)度，減少其對(duì)膀胱頸部和膀胱底部的支撐作用，引發(fā)SUI[11]。

成纖維細(xì)胞是纖維結(jié)締組織最重要的細(xì)胞成分，在合成膠原纖維、調(diào)節(jié)ECM中具有重要作用[12]。在本團(tuán)隊(duì)的前期研究中，使用陰道擴(kuò)張法構(gòu)建了SUI小鼠模型，發(fā)現(xiàn)SUI小鼠中膠原蛋白Ⅰ和Ⅲ的表達(dá)水平顯著降低，而電刺激(electrical stimulation,ES)療法增加了SUI小鼠的膠原蛋白含量，緩解了小鼠SUI癥狀。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，ES導(dǎo)致TGFβ1-Smad2/3通路激活，TGF-β1、p-Smad2和p-Smad3蛋白上調(diào)，促進(jìn)膠原再生，從而起到治療小鼠SUI的作用[13]。由于膠原蛋白I和III在維持組織拉伸強(qiáng)度和機(jī)械穩(wěn)定性方面起著重要作用，增加膠原蛋白沉積可以恢復(fù)正常的盆腔組織結(jié)構(gòu)和功能，從而對(duì)SUI產(chǎn)生治療效果。ES可以改變細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度。Ca2+作為廣泛分布在細(xì)胞中的第二信使，能調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、死亡等生物活性。在成纖維細(xì)胞中，參與合成和分泌膠原蛋白的主要鈣通道是L型和T型通道。以T型鈣通道為例，其分為CACNA1G、CACNA1H和CACNA1I3亞型，又稱Cav3.1、Cav3.2和Cav3.3[13-14]。深入研究后發(fā)現(xiàn)，ES激活小鼠成纖維細(xì)胞Cav3.2鈣通道，使細(xì)胞內(nèi)Ca2+增加激活calpain2，隨后切割talin1形成Cleaved-talin1，Cleaved-talin1與細(xì)胞內(nèi)整合素亞基結(jié)合后暴露整合素細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域和配體之間的結(jié)合位點(diǎn)，從而導(dǎo)致細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域改變和整合素β1激活，最后通過(guò)TGFβ1上調(diào)膠原蛋白Ⅰ/Ⅲ的生成[14-15]。ES刺激后成纖維細(xì)胞內(nèi)增加的Ca2+不僅激活calpain2，還促進(jìn)Smad2/3核易位增加，上調(diào)Akt和GSK3β磷酸化水平從而促進(jìn)Akt/GSK3β信號(hào)通路的激活，促進(jìn)小鼠陰道前壁成纖維細(xì)胞的增殖和活化[16]。此外，經(jīng)陰道ES促進(jìn)小鼠陰道前壁中的PCNA和α-SMA表達(dá)，成纖維細(xì)胞細(xì)胞周期蛋白B1和細(xì)胞周期蛋白D1表達(dá)水平升高[16]。PCNA是一種參與細(xì)胞周期調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)，并參與DNA復(fù)制，其上調(diào)表明ES后成纖維細(xì)胞的增殖和活化，可能是ES治療SUI的機(jī)制。

2 改善盆底肌功能

盆底肌結(jié)構(gòu)和功能異常是FPFD發(fā)生發(fā)展的重要組織學(xué)機(jī)制，ES治療在改善盆底肌功能上的作用已得到臨床研究證實(shí)[17]，但目前相關(guān)的機(jī)制研究尚少，潛在機(jī)制表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：① 調(diào)節(jié)肌細(xì)胞的電活動(dòng)。徐運(yùn)茹[18]通過(guò)對(duì)125例產(chǎn)后盆底功能障礙患者的對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，ES通過(guò)適宜強(qiáng)度的電流調(diào)節(jié)盆底肌的肌電從而改善盆底肌的收縮功能。體外實(shí)驗(yàn)中，ES刺激降低了C2C12肌管中的Na+和K+電化學(xué)梯度，與肌肉收縮時(shí)Na+/K+-ATP酶激活后造成的Na+、K+電化學(xué)梯度相同[19]，這可能是ES調(diào)節(jié)肌電改善盆底肌收縮功能最為直接的作用。② 影響肌細(xì)胞能量代謝。ES以頻率依賴性方式通過(guò)pannexin-1通道從肌肉纖維中釋放三磷酸腺苷 (adenosine triphosphate，ATP)，細(xì)胞外激活的ATP最終調(diào)節(jié)基因表達(dá)的信號(hào)，并能夠通過(guò)激活P2Y受體、磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)、Akt和AS160來(lái)增加葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)[20]。同時(shí)，Yue Y等[21]研究發(fā)現(xiàn)ES增強(qiáng)了肌管裂解物或肌組織中Axin1和AMPK的相互作用，以AMPK依賴性方式上調(diào)C2C12肌管和小鼠腓腸肌中的總細(xì)胞Axin1水平，通過(guò)AMPK/Axin1-Rac1信號(hào)通路介導(dǎo)骨骼肌葡萄糖攝取。③ 調(diào)節(jié)肌纖維類型。骨骼肌的ES刺激可以產(chǎn)生代謝酶和收縮蛋白基因表達(dá)的變化，從而導(dǎo)致肌纖維從快到慢的表型轉(zhuǎn)變。ES誘導(dǎo)C2C12細(xì)胞分化的表型發(fā)生變化，表現(xiàn)為快肌纖維標(biāo)志物MyHC-IIb下調(diào)，伴隨著胰島素樣生長(zhǎng)因子2(insulin growth factor 2，IGF-2)mRNA水平下調(diào)和IGFBP-4 mRNA水平上調(diào)[22]。④ 改善肌肉組織微循環(huán)。ES不僅通過(guò)直接作用于肌細(xì)胞本身，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)肌肉組織微循環(huán)改善肌肉功能，促進(jìn)血管的開(kāi)放或毛細(xì)生成，增加肌肉組織中的血流量[23-24]。在10 Hz的頻率刺激下，肌肉中毛細(xì)血管數(shù)量增加，同時(shí)伴隨毛細(xì)血管動(dòng)脈化增加小動(dòng)脈數(shù)量[25]。運(yùn)動(dòng)神經(jīng)電刺激引起肌肉收縮，促使K+-ATP通道激活和NO釋放，促使小動(dòng)脈擴(kuò)張[26]。Kadda B[27]對(duì)4例雷諾病患者和2例糖尿病多發(fā)性神經(jīng)病患者，進(jìn)行2～5 Hz TENS遠(yuǎn)程刺激30～45 min使寒冷肢體的外周血管顯著擴(kuò)張，遠(yuǎn)端肢體表面溫度升高7～10℃。然而，Camargo AL等[28]發(fā)現(xiàn)經(jīng)陰道盆底功能性ES并未改變大鼠尿道周圍血管數(shù)量，但顯著增加尿道周圍肌肉厚度。說(shuō)明ES在改善盆底循環(huán)同樣具有明顯作用，但似乎仍存在一定爭(zhēng)議。

3 促進(jìn)盆底神經(jīng)損傷修復(fù)

陰部神經(jīng)作為周圍神經(jīng)，其損傷和再生過(guò)程十分復(fù)雜，涉及雪旺氏細(xì)胞(schwann cells，SCs)的變性、增殖和遷移；巨噬細(xì)胞向損傷區(qū)定向趨化，吞噬變性SCs和崩解髓鞘；神經(jīng)元軸漿的運(yùn)輸與軸突的再生等方面的變化，其間有多種細(xì)胞因子、細(xì)胞骨架成分以及細(xì)胞間的信號(hào)分子參與和調(diào)控[29]。ES可促進(jìn)人和大鼠神經(jīng)延遲修復(fù)后的神經(jīng)再生，加速軸突生長(zhǎng)及損傷的神經(jīng)元功能恢復(fù)[30-31]，且陰部神經(jīng)電刺激治療SUI已在大鼠模型中得到證實(shí)[32-33]，但確切機(jī)制不清。

ES通過(guò)直接調(diào)節(jié)神經(jīng)元信號(hào)、促進(jìn)神經(jīng)元軸突再生發(fā)揮作用。有研究者提出，ES可模擬軸突損傷時(shí)傳播的逆行鈣波，引發(fā)啟動(dòng)細(xì)胞的自主再生機(jī)制，即ES通過(guò)加速軸突穿過(guò)損傷部位進(jìn)入損傷遠(yuǎn)端神經(jīng)節(jié)段的神經(jīng)內(nèi)管的過(guò)程來(lái)增強(qiáng)早期再生，而抑制電壓門控鈣通道或抑制神經(jīng)元內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣釋放，阻斷這種鈣波，會(huì)阻止軸突再生[34-36]。在神經(jīng)元細(xì)胞體中，ES 可增加腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(brain derived neurotrophic factor，BDNF)及其高親和力受體酪氨酸激酶受體B(tyrosine kinase receptor B，TrkB)的表達(dá)，上調(diào)關(guān)鍵再生相關(guān)基因(regeneration associated genes，RAGs)，促進(jìn)軸突生長(zhǎng)[37-39]。ES可通過(guò)鈣依賴性機(jī)制上調(diào)BDNF和trkB并通過(guò)環(huán)AMP (cAMP) 途徑增加RAGs如 Tα1 微管蛋白和生長(zhǎng)相關(guān)蛋白43 (growth associated protein-43，GAP-43)。BDNF依賴性磷酸二酯酶抑制cAMP降解也維持cAMP水平升高[40]。cAMP通過(guò)激活cAMP 反應(yīng)組件結(jié)合蛋白 (cAMP response element binding，CREB)，抑制p75-Nogo受體 (p75-NgR) 途徑中的Rho蛋白，以及上調(diào)Tα1微管蛋白，增強(qiáng)細(xì)胞骨架組裝[41-44]。由于這些反應(yīng)在神經(jīng)元細(xì)胞體進(jìn)行，因此抑制軸突中ES部位的逆行動(dòng)作電位傳播消除了ES對(duì)周圍神經(jīng)再生的有益作用[45]。Jiang HH等[33]使用大鼠陰部神經(jīng)擠壓模型證實(shí)陰部神經(jīng)ES增加Onuf核 BDNF和βII-微管蛋白的表達(dá)，改善陰部神經(jīng)擠壓引起的SUI癥狀。本課題組在前期研究證實(shí)，ES可以促進(jìn)DRGs分泌谷氨酸，導(dǎo)致SCs細(xì)胞內(nèi)鈣水平升高和衍生的外泌體分泌增加，增加神經(jīng)細(xì)胞的活性，這可能是ES治療SUI的重要機(jī)制之一[46]。

BDNF不僅在運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元和背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元中產(chǎn)生，其在SCs中的生成分泌對(duì)正常發(fā)育、突觸可塑性同樣至關(guān)重要[40]。體內(nèi)外研究顯示，ES可通過(guò)電壓門控通道介導(dǎo)鈣離子內(nèi)流，從而激活下游ERK途徑介導(dǎo)BDNF合成，增強(qiáng)體內(nèi)受損軸突的髓鞘再生[38,47]。此外，ES也可上調(diào)SCs中其他神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的表達(dá)，如神經(jīng)生長(zhǎng)因子(nerve growth factor，NGF)[47-48]。ES通過(guò)T型電壓門控鈣通道誘導(dǎo)鈣流入觸發(fā)細(xì)胞胞吐作用，誘導(dǎo)SCs釋放NGF，促進(jìn)受損神經(jīng)的存活和生長(zhǎng)[49]，表明ES可能通過(guò)調(diào)節(jié)的SCs功能變化在陰部神經(jīng)損傷相關(guān)SUI的治療中發(fā)揮作用。

4 小結(jié)與展望

盆底電生理治療具備無(wú)創(chuàng)、經(jīng)濟(jì)、有效的優(yōu)點(diǎn)，適用于輕中度FPFD患者，尤其是針對(duì)有手術(shù)禁忌證的老年人群，可減少手術(shù)創(chuàng)傷，減輕治療的經(jīng)濟(jì)壓力，提高患者生活質(zhì)量。綜合目前已有的研究，電生理治療機(jī)制復(fù)雜多樣，主要是通過(guò)調(diào)節(jié)組織的生物電活動(dòng)，影響細(xì)胞蛋白合成、促進(jìn)損傷修復(fù)、改善肌肉收縮、穩(wěn)定盆底組織構(gòu)架，多水平調(diào)節(jié)盆底組織生物活性，在改善盆底組織功能中表現(xiàn)出明顯的治療優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用價(jià)值。目前，臨床應(yīng)用的多種ES療法對(duì)盆底神經(jīng)、肌肉及筋膜韌帶展現(xiàn)出明顯的治療效果，深入研究盆底電生理療法相關(guān)機(jī)制，探索更為科學(xué)、有效的電生理治療方式，建立標(biāo)準(zhǔn)化、個(gè)體化的電生理治療體系將是未來(lái)研究的重點(diǎn)。