基于腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子探討針灸治療顱腦損傷的可能機(jī)制

張容超，郭奎奎，郭新榮，杜 旭

(陜西中醫(yī)藥大學(xué)，陜西 咸陽 712046)

顱腦損傷(Traumatic brain injury，TBI)是神經(jīng)外科最常見的腦部創(chuàng)傷性疾病，主要由暴力直接或間接作用于頭部，破壞正常腦實(shí)質(zhì)，引起暫時(shí)或永久性的認(rèn)知、心理和生理功能的喪失，本病具有很高的致殘率和致死率，患者群體主要是青壯年男性[1-2]。2019年《The Lancet Neurology》報(bào)道：顱腦損傷全球每年發(fā)病超過5 000萬人，全球約有一半人在其一生中可能患有一次或多次顱腦損傷，中國顱腦損傷的發(fā)病率為55.4～64.1例/10萬人/年[3-4]。近年來，我國工礦、建筑與交通等基建行業(yè)正在飛速發(fā)展，TBI的發(fā)病率隨之不斷上升，勞動(dòng)力的喪失及巨額的醫(yī)療費(fèi)用已給家庭及整個(gè)社會(huì)造成了沉重的醫(yī)療負(fù)擔(dān)[5]。針灸療法“簡、便、效、廉”，尤其是電針，不僅參數(shù)可控、操作穩(wěn)定，還能疏通經(jīng)絡(luò)、調(diào)暢氣機(jī)、扶正祛邪和補(bǔ)益氣血，在TBI等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療方面是一種有效手段，目前已引起醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注，但時(shí)至今日，針灸效應(yīng)機(jī)制仍未明確。中樞神經(jīng)系統(tǒng)(Central nervous system,CNS)中高表達(dá)的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)及其特異性受體酪氨酸激酶受體B(Tyrosine kinase receptor B，TrkB)對神經(jīng)元的生長、發(fā)育、增殖及突觸可塑性起著極為重要的作用。本研究基于文獻(xiàn)研究，分析、探討針灸治療顱腦損傷的可能效應(yīng)機(jī)制。

1 針灸在顱腦損傷治療中的應(yīng)用

中醫(yī)學(xué)將顱腦損傷歸屬于“頭部內(nèi)傷”“顱骨骨折”等范疇，TBI后，顱內(nèi)血脈受損，氣機(jī)逆亂，導(dǎo)致氣滯血瘀，進(jìn)而“清陽不升、濁陰不降”，治療主要是活血化瘀、化痰開竅與疏通經(jīng)絡(luò)[6-7]。針灸是中醫(yī)學(xué)的特色療法，以針刺、艾灸等刺激腧穴進(jìn)而疏通經(jīng)絡(luò)、調(diào)和氣血，恢復(fù)臟腑功能，該療法已廣泛應(yīng)用于TBI的臨床治療中?！靶焉?、開竅”是針灸治療TBI的主要思路，王曉燕等[8]采用“醒腦開竅針法”治療重型TBI后持續(xù)性植物狀態(tài)患者(觀察組取“神庭、本神與百會(huì)”等腧穴加藥物治療，對照組單純藥物治療)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，針刺治療越早、療程越長則療效越好，觀察組療效明顯優(yōu)于對照組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。王東紅等[9]運(yùn)用“醒腦開竅針法”治療46例TBI失語癥患者(取“內(nèi)關(guān)、人中與三陰交”等腧穴)，結(jié)果34例患者語言功能完全恢復(fù)。電針因參數(shù)可控、刺激持續(xù)，被廣泛用于針灸治療中，陳慧玲[10]采用電針刺激“合谷、曲池、足三里與三陰交”穴觀察針刺對腦血流灌注和腦功能活動(dòng)的影響，結(jié)果針刺后病灶明顯縮小(針刺前、后病灶局部腦/全腦的比值分別為：7.40±2.08、9.84±2.02)，電針后腦血流量亦顯著增加。吳學(xué)群等[11]采用電針治療30例重度TBI昏迷患者(取“太陽、翳風(fēng)與聽宮”等穴，電針頻率：120 r/min的連續(xù)波，電流強(qiáng)度以不影響患者生命體征為度，每次通電20 min，電針1次/d,10次/療程)，總有效率高達(dá)90%。綜上，可見針灸在治療顱腦損傷的臨床中，應(yīng)用廣泛且療效肯定。

2 腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子在TBI康復(fù)中的作用

1982年德國神經(jīng)生物學(xué)家Barde等首次從豬腦中分離并純化出BDNF(屬神經(jīng)營養(yǎng)因子家族成員之一)，BDNF是一種分子量為12.4 kD的堿性蛋白，主要分布在以海馬和皮層為主的CNS中[12]。BDNF/TrkB通路在整個(gè)生命過程中維護(hù)著神經(jīng)元的生理功能，生理性功能和病理性反應(yīng)都通過同樣的信號通路起作用，只是在病理?xiàng)l件下這些通路的激活或抑制起到了有害的作用[13]。那么，TBI這種病理性反應(yīng)激活這一信號通路，但這種病理性激活狀態(tài)導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡、行為改變和不可逆的功能缺失。研究表明，電針對TBI的治療可增加神經(jīng)元的活性，增強(qiáng)并促進(jìn)少突膠質(zhì)前體細(xì)胞的增殖與分化，幫助髓鞘的構(gòu)建，抑制神經(jīng)元的凋亡，促進(jìn)損傷腦組織神經(jīng)功能的恢復(fù)，電針能促進(jìn)局灶性腦缺血?jiǎng)游锬Ｐ虰DNF的表達(dá)，促進(jìn)神經(jīng)損傷的恢復(fù)[14-15]。BDNF以前體形式合成，pro-BDNF被包裹到分泌囊泡里，由神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞通過自分泌和旁分泌方式經(jīng)突觸前和突觸后末端釋放至細(xì)胞外。BDNF可與兩種跨膜受體蛋白結(jié)合：TrkB與p75神經(jīng)營養(yǎng)因子受體(p75 neurotrophin receptor，p75NTR)。p75NTR與BDNF的親和力較低，其表達(dá)局限于基底前腦膽堿能神經(jīng)元和少數(shù)的皮層神經(jīng)元，且p75NTR與TrkB常在同一細(xì)胞表達(dá)并形成復(fù)合物，二者間相互作用，共同促進(jìn)神經(jīng)元的存活[16]。

TrkB比p75NTR的親和力更高，是成年腦中BDNF的主要受體，所有BDNF對突觸的可塑性效應(yīng)都是由TrkB介導(dǎo)的。TrkB表達(dá)于突觸前和突觸后，通過不同的mRNA剪切方式可產(chǎn)生3種TrkB亞型：全長型(TrkB-FL)與缺失型(TrkB-T1、TrkB-T2)，TrkB-FL是一種典型酪氨酸激酶受體，分為胞外結(jié)合配體結(jié)構(gòu)域、單次跨膜區(qū)域和胞內(nèi)酪氨酸激酶區(qū)3部分，缺失型具有與全長型相同的胞外部分和跨膜區(qū)，但是胞內(nèi)缺少受體酪氨酸激酶區(qū)，BDNF/TrkB信號傳導(dǎo)主要是由TrkB-FL完成的[17]。成熟的BDNF與位于突觸前和突觸后的TrkB-FL結(jié)合后，誘導(dǎo)臨近胞漿的羧基末端區(qū)域的絡(luò)氨酸位點(diǎn)自磷酸化，形成與胞內(nèi)信號蛋白結(jié)合的位點(diǎn)，該位點(diǎn)可被胞內(nèi)信號蛋白Shc、脂酶Cγ-1(PLCγ-1)和p85所識別并與之結(jié)合，由此啟動(dòng)胞內(nèi)第二信使級聯(lián)反應(yīng)，包括：Ras/Raf/MAPK(絲裂源活化蛋白激酶)、PI3K/AKT(磷脂酰肌醇3激酶/絲氨酶或蘇氨酶蛋白激酶)與PLCγ(磷脂酶Cγ)信號通路[18]。細(xì)胞內(nèi)信號通路激活后通過蛋白激酶、蛋白酶和小分子的轉(zhuǎn)運(yùn)和翻譯過程調(diào)節(jié)Bad、Bcl-2、Mcl-1、GSK3、Bcl-xL與Caspase-9等神經(jīng)元凋亡相關(guān)細(xì)胞因子的活性，從而對細(xì)胞周期、突觸可塑性進(jìn)行調(diào)控。

3 針灸治療顱腦損傷的機(jī)制

顱腦損傷后，腦神經(jīng)細(xì)胞的凋亡及修復(fù)過程十分復(fù)雜，而影響受損神經(jīng)元修復(fù)的因素較多，除局部及靶器官的反應(yīng)產(chǎn)物外，鄰近非神經(jīng)細(xì)胞、傳入纖維末梢及遠(yuǎn)近組織所釋放的激素、營養(yǎng)物質(zhì)與代謝產(chǎn)物等均可通過局部擴(kuò)散或血液循環(huán)到達(dá)損傷部位，進(jìn)而影響損傷神經(jīng)的修復(fù)[19]。研究表明，針灸能改善腦組織的攝氧能力及大腦皮質(zhì)的血液循環(huán)，改善缺血腦組織的血流量，加速損傷腦組織的修復(fù)，促進(jìn)新的功能聯(lián)系，從而減輕TBI后因缺血缺氧而導(dǎo)致的神經(jīng)功能損害[20]。此外，在缺血性中風(fēng)后，電針還可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的自噬及凋亡，從而減輕腦組織缺血再灌注損傷。在TBI的康復(fù)期，針刺作為一種有效的治療方法，可以刺激與神經(jīng)生長相關(guān)的生長因子EGF和bFGF的表達(dá)，促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖與分化及縮小顱腦損傷的面積，從而促進(jìn)神經(jīng)功能的康復(fù)。在顱腦損傷早期介入可以抑制炎癥反應(yīng)，減少細(xì)胞凋亡，促進(jìn)神經(jīng)功能的康復(fù)。郭杵強(qiáng)等[21]觀察針灸治療TBI的臨床療效，發(fā)現(xiàn)早期針灸治療可提高TBI患者的GCS、GOS 評分，降低血清 NSE、S-100B 蛋白的濃度，具有促醒及改善預(yù)后的作用。劉堯堯[22]采用針刺治療TBI昏迷患者，發(fā)現(xiàn)針灸對TBI昏迷患者具有較好的促醒效果。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),TBI后腦組織水腫的發(fā)生是因血腦屏障遭到破壞導(dǎo)致血管內(nèi)滲出物增多，過多血管內(nèi)物質(zhì)填充于腦間隙，尤其是水分，導(dǎo)致顱內(nèi)壓增高，繼而產(chǎn)生繼發(fā)性病理損害。電針對TBI的治療可通過調(diào)控?fù)p傷腦組織中AQP-4的表達(dá)，清除過多水分對腦組織的壓迫，減少由水腫壓迫引發(fā)的繼發(fā)性損害，進(jìn)而促進(jìn)TBI恢復(fù)[23]。

4 針灸對BDNF的調(diào)控

BDNF對周圍和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)元具有廣譜作用，BDNF的基本功能是促進(jìn)神經(jīng)元的存活和突觸的生長[24-25]。研究發(fā)現(xiàn)，TBI后多種神經(jīng)營養(yǎng)因子的表達(dá)會(huì)增加，其中BDNF可削弱因細(xì)胞毒素、自由基與缺氧等因素所啟動(dòng)的神經(jīng)細(xì)胞凋亡，BDNF及其特異性受體TrkB對神經(jīng)元的發(fā)育、分化有維持和促進(jìn)的作用，而且還參與受損神經(jīng)元的修復(fù)過程。神經(jīng)系統(tǒng)在外界和內(nèi)在因素刺激下具有自我修復(fù)的能力，其被多種化學(xué)物質(zhì)如營養(yǎng)因子、受體和神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)節(jié)，BDNF介導(dǎo)神經(jīng)元的增殖、分化與存活，神經(jīng)生長因子(NGF)參與神經(jīng)元的生長與調(diào)節(jié)，能預(yù)防突觸損傷導(dǎo)致的細(xì)胞變性[26-27]。研究發(fā)現(xiàn)，頭針能上調(diào)腦缺血再灌注大鼠腦組織 BDNF 的表達(dá)，減少p75NTR的表達(dá)，促進(jìn)神經(jīng)元修復(fù)[28]。趙磊[29]采用頭針聯(lián)合康復(fù)訓(xùn)練治療卒中后肢體痙攣患者，結(jié)果患者的軀體功能改善、生活質(zhì)量提高，血清 BDNF、NGF 水平較單獨(dú)接受康復(fù)訓(xùn)練患者明顯增加。童鐘等[30]采用針灸治療TBI后遺癥，將102例TBI后遺癥患者均分為對照組(采用依達(dá)拉奉治療)和觀察組(采用中藥聯(lián)合針灸治療)，結(jié)果表明：觀察組臨床癥狀好轉(zhuǎn)時(shí)間(8.39±1.3)d優(yōu)于對照組(15.21±1.80)d，且生活能力恢復(fù)優(yōu)于對照組。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，胡冠宇[31]研究發(fā)現(xiàn)頭針能有效提高BDNF、TrkB及CREB等蛋白的表達(dá)，上調(diào)BDNF/TrkB/CREB信號通路，從而促進(jìn)BNDF自分泌的良性循環(huán)，進(jìn)而促進(jìn)BDNF對腦組織細(xì)胞的修復(fù)作用和細(xì)胞保護(hù)作用。鐘魯玉[32]研究針刺對腦缺血模型大鼠的治療效應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)針刺可改善腦缺血大鼠神經(jīng)缺損的癥狀，大鼠運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的機(jī)制與上調(diào)缺血側(cè)大腦皮質(zhì)BDNF、TrkB的表達(dá)，重建和修復(fù)大腦結(jié)構(gòu)、神經(jīng)功能相關(guān)，針刺可促進(jìn)梗死灶及周圍腦組織神經(jīng)元樹突棘的再生。

5 討論

顱腦損傷后腦神經(jīng)細(xì)胞的病理生理變化過程十分復(fù)雜，包括神經(jīng)遞質(zhì)的釋放、氧自由基的產(chǎn)生、鈣調(diào)節(jié)機(jī)制的損傷、線粒體功能的障礙、炎性反應(yīng)及細(xì)胞壞死凋亡等。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雖然在治療TBI的藥物研究上有一些進(jìn)展，如孕酮、二甲胺四環(huán)素類、褪黑激素類與他汀類藥物等在基礎(chǔ)研究及早期臨床試驗(yàn)中表現(xiàn)不錯(cuò)，然而到目前為止，都未能很成功地運(yùn)用到Ⅲ期臨床試驗(yàn)中。此外，隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)神經(jīng)外科急救水平的提高，TBI的死亡率有所下降，但患者的致殘率卻在增加，TBI患者康復(fù)期出現(xiàn)的精神障礙、肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙和自主神經(jīng)功能紊亂等各種并發(fā)癥，通過藥物或其他療法很難得到糾正。因此，為TBI探索一些新的治療方法具有重要的意義，也是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。細(xì)胞凋亡是缺血后神經(jīng)細(xì)胞死亡的主要方式，然而，關(guān)于電針治療抑制TBI后腦神經(jīng)元凋亡的作用機(jī)制，促進(jìn)TBI后神經(jīng)功能康復(fù)的作用機(jī)制，都缺乏系統(tǒng)性的研究，在未來的研究中要加大從腦神經(jīng)元凋亡角度的針灸治療TBI的機(jī)制研究。TBI患者的病情發(fā)展大多會(huì)經(jīng)歷急性期、恢復(fù)期兩個(gè)階段，恢復(fù)期的病機(jī)以本虛標(biāo)實(shí)、痰瘀阻絡(luò)為主，中醫(yī)注重整體調(diào)整，尤其是針灸，重在“調(diào)”，調(diào)整TBI引起的氣血紊亂，在治療TBI的臨床應(yīng)用中效果較好，然而機(jī)制不明確一直是掣肘其大范圍應(yīng)用的主要原因，加強(qiáng)機(jī)制研究對探尋TBI的有效治療方案具有重要的意義。中樞神經(jīng)系統(tǒng)中高表達(dá)的BDNF對周圍和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)元具有積極作用，其基本功能是促進(jìn)神經(jīng)元的存活和突觸的生長，針灸治療TBI的效應(yīng)機(jī)制可能與BDNF有關(guān)，但是缺乏系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，在未來的探究中從這個(gè)角度進(jìn)行研究具有重要的意義。