針刺治療脊髓損傷后神經(jīng)源性膀胱動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展

何星艷 羅 維 蔣 理 劉繼生

(1 貴州中醫(yī)藥大學(xué),貴陽,550025; 2 貴州中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院,貴陽,550003)

神經(jīng)源性膀胱(Neurogenic Bladder,NB)是指調(diào)節(jié)排尿功能的中樞和(或)周圍神經(jīng)系統(tǒng)病變而引發(fā)的膀胱和尿道功能障礙[1],也是脊髓損傷(Spinal Cord Injury,SCI)常見并發(fā)癥[2],嚴(yán)重者可危及患者生命[3],是目前醫(yī)學(xué)亟待解決的熱點(diǎn)問題。本研究以動(dòng)物實(shí)驗(yàn)為立足點(diǎn),從動(dòng)物模型、病理生理機(jī)制、疾病的發(fā)展和轉(zhuǎn)歸的相關(guān)指標(biāo)等多個(gè)角度全面闡釋了針刺治療NB的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展,從作用機(jī)制層面揭示了針刺治療NB的多種途徑,為針刺治療NB提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 NB動(dòng)物模型制作

動(dòng)物模型的建立是開展基礎(chǔ)研究必不可少的程序,對(duì)研究疾病的發(fā)生、發(fā)展及探索新的治療手段均有重要意義。因此,構(gòu)建實(shí)驗(yàn)性SCI后NB功能障礙的動(dòng)物模型對(duì)研究針刺治療SCI后導(dǎo)致的NB是很有必要的。但目前有關(guān)進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)的動(dòng)物選擇、SCI的方式及位置節(jié)段無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。以往有不少研究選擇犬、兔等制備NB動(dòng)物模型,與之相比大鼠具備生命周期短、價(jià)格低廉、容易飼養(yǎng)等特點(diǎn)。此外,與雄性大鼠相比,雌性大鼠不僅尿道短、直,便于行膀胱尿流動(dòng)力學(xué)檢測,且能避免前列腺疾病對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。故大部分實(shí)驗(yàn)研究往往選取雌性大鼠制備SCI后NB動(dòng)物模型。其SCI方式可大致分為以下2種:一是重物墜擊法、鉗夾法、定點(diǎn)打擊法等[4-5],此類方法雖易掌握,重復(fù)性較好,但大鼠具有較強(qiáng)的神經(jīng)再生能力,操作時(shí)無法確保SCI損傷,不能確保造模成功率;二是脊髓直接完全橫斷法[6],有研究對(duì)脊髓進(jìn)行完全橫斷后,在脊髓兩斷端進(jìn)行異物填充,此法雖可確保SCI徹底橫斷,給研究人員提供一個(gè)低可變性、可復(fù)制性的造模機(jī)會(huì),但這可能并不是生活中大多數(shù)患者SCI的實(shí)際情況,與臨床不具有相似性。SCI位置節(jié)段不同則臨床表現(xiàn)各異,若損傷位置過高,極易累及大鼠心血管、呼吸等高位中樞神經(jīng)系統(tǒng)導(dǎo)致大鼠死亡,大大降低造模成功率,損傷位置過低骶髓排尿中樞的完整性可能會(huì)遭受破壞。故在構(gòu)建SCI后NB大鼠模型時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究具體需要選擇合適的造模方法,爭取最大程度地具備臨床相似性。

2 SCI后NB的病理生理機(jī)制

2.1 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)SCI后NB的認(rèn)識(shí) NB也稱神經(jīng)源性膀胱功能障礙,是由于調(diào)節(jié)膀胱和尿道的中樞和(或)周圍神經(jīng)系統(tǒng)受到損害,進(jìn)而產(chǎn)生一系列下尿路癥狀及并發(fā)癥的疾病總稱。排尿反射在機(jī)體中是一個(gè)十分復(fù)雜的生理反射過程,當(dāng)膀胱內(nèi)的尿液累積到一定程度時(shí)膀胱內(nèi)壓會(huì)隨之升高,此時(shí)逼尿肌因受其牽張力的影響而產(chǎn)生活躍的神經(jīng)沖動(dòng)沿盆神經(jīng)傳至位于骶髓(2～4節(jié)段)的排尿反射中樞,并經(jīng)薄束傳至位于大腦皮質(zhì)的排尿中樞后由運(yùn)動(dòng)纖維傳到脊髓排尿中樞,經(jīng)尿道括約肌、盆底肌、逼尿肌功能的共同作用產(chǎn)生排尿[7]。隨著SCI時(shí)間的延長,膀胱長期排空不全將導(dǎo)致膀胱內(nèi)壓升高,膀胱長期異常的高壓狀態(tài)致使平滑肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞增殖,導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)、膠原纖維過度沉積,最終膀胱組織發(fā)生纖維化樣改變、膀胱功能減弱、容量降低,甚者將進(jìn)一步損傷輸尿管抗反流機(jī)制,膀胱內(nèi)的尿液通過輸尿管反流至腎臟,繼而引發(fā)一系列上尿路損害[8]。一般情況下,當(dāng)膀胱處于充盈狀態(tài)時(shí),通過平滑肌的伸展,膀胱內(nèi)壓力處于較低水平,有助于尿液排出體外。但在NB病理狀態(tài)下,尿道括約肌與逼尿肌的協(xié)同作用失衡導(dǎo)致膀胱內(nèi)壓力持續(xù)升高,平滑肌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞及上皮細(xì)胞為克服膀胱內(nèi)的高壓力發(fā)生代償性進(jìn)行性肥大,同時(shí)細(xì)胞外基質(zhì)、膠原纖維蛋白過度沉積于膀胱組織中[9],沉積物的大量蓄積導(dǎo)致逼尿肌攣縮、膀胱無力收縮、尿液排空障礙等多種嚴(yán)重并發(fā)癥[10-11]。還有研究證實(shí)持續(xù)的異常高壓可對(duì)細(xì)胞造成損害,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路表達(dá)異常,異常激活的信號(hào)通路增加基因轉(zhuǎn)錄,致使組織器官加速纖維化樣改變[12]。也有研究表明異常的高壓刺激通過細(xì)胞間結(jié)合位點(diǎn)傳導(dǎo)壓力信號(hào)作用于細(xì)胞骨架,引起細(xì)胞的異常增殖導(dǎo)致組織纖維化[13]。因此,臨床在治療SCI后NB應(yīng)盡早預(yù)防和延緩膀胱組織纖維化,最大可能恢復(fù)膀胱功能,避免上尿路功能損害,在延長患者生命的基礎(chǔ)上提高患者生命質(zhì)量。

2.2 中醫(yī)學(xué)對(duì)SCI后NB的認(rèn)識(shí) 中醫(yī)學(xué)認(rèn)為,NB屬“癃閉”“遺溺”等范疇。正如《素問·宣明五氣》曰:“膀胱不利為癃,不約為遺溺?！薄蹲C治準(zhǔn)繩·癃閉》曰:“癃者病久,溺癃淋瀝,點(diǎn)滴而出,一日數(shù)十次或百次?！倍矫}主一身之陽,督脈損傷后瘀血停滯導(dǎo)致經(jīng)絡(luò)氣血運(yùn)行受阻不能抵達(dá)膀胱。正如《景岳全書·癃閉》所言:“或以敗精,或以槁血,阻塞水道而不通也?！北砻鞅静“l(fā)于膀胱氣化失司。中醫(yī)理論認(rèn)為腎與膀胱相表里,腎的氣化功能正常與否決定膀胱能否發(fā)揮正常的貯尿、排尿功能。督脈受損傷及腎陽,致使腎及膀胱氣化功能失司,患者出現(xiàn)尿失禁或尿潴留,從中醫(yī)學(xué)角度出發(fā)治療NB時(shí),應(yīng)當(dāng)以疏督通脈、調(diào)理腎及膀胱氣化功能為原則,改善患者排尿功能障礙,最終達(dá)到標(biāo)本兼治的目的。

3 實(shí)驗(yàn)研究常用評(píng)估指標(biāo)

3.1 針刺促進(jìn)NB尿流動(dòng)力學(xué)改變 膀胱逼尿肌與括約肌的協(xié)同功能失調(diào)是導(dǎo)致NB排尿功能障礙的主要原因。研究表明對(duì)骶神經(jīng)根傳出神經(jīng)進(jìn)行針刺,可引起膀胱逼尿肌及括約肌進(jìn)行規(guī)律的收縮和舒張運(yùn)動(dòng),促進(jìn)排尿反射通路功能的恢復(fù)[14]。尿流動(dòng)力學(xué)檢查目前被國際公認(rèn)為是評(píng)價(jià)SCI患者下尿路功能障礙最為全面的方法,為SCI后NB尿道功能障礙的診斷、治療及療效評(píng)價(jià)提供直接的客觀依據(jù)[15],可見,在進(jìn)行研究時(shí)將尿流動(dòng)力學(xué)檢查方法用于評(píng)價(jià)逼尿肌與膀胱內(nèi)括約肌的協(xié)調(diào)功能是十分可靠的。SCI所導(dǎo)致的NB排尿功能障礙嚴(yán)重影響患者的生命質(zhì)量,甚者可導(dǎo)致患者死亡[16-17]。李正飛等[18]、胡映秋等[19]、盧壯等[20]通過建立SCI后NB大鼠模型觀察電針對(duì)其膀胱功能的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果均顯示,經(jīng)電針干預(yù)后的膀胱最大容量、漏尿點(diǎn)壓力、膀胱順應(yīng)性均降低,說明針刺可通過增加逼尿肌與膀胱內(nèi)括約肌的協(xié)調(diào)功能,改善SCI后NB大鼠的排尿能力。

3.2 針刺改善NB組織形態(tài)學(xué)改變 SCI分為骶髓損傷和骶上脊髓損傷(Supersacral Spinal Cord Injury,SSCI),研究表明,骶髓損傷能夠?qū)е掳螂妆颇蚣o反射(Detrusor Areflexia,DA),SSCI則會(huì)先后出現(xiàn)逼尿肌反射功能降低、逼尿肌反射亢進(jìn)(Detrusor Hyperreflexia,DH)[21]。SCI后逼尿肌的反射異常及逼尿肌纖維的病理改變是導(dǎo)致NB的主要原因。朱毅等[22]研究表明,電針治療膀胱逼尿肌功能減弱類型的排尿功能異常療效顯著。艾坤等[23]認(rèn)為,電針治療SCI后NB可能是通過提高膀胱逼尿肌興奮性、增加逼尿肌的收縮頻率,使膀胱收縮能力增強(qiáng)、膀胱最大容量和殘尿量減少從而達(dá)到膀胱功能重建的目的。有研究表明,對(duì)SSCI所導(dǎo)致的NB大鼠,通過電針大椎穴、次髎穴后逼尿肌異常亢進(jìn)受到抑制,膀胱功能明顯改善[24]。還有研究表明,電針關(guān)元穴能增強(qiáng)逼尿肌的收縮性,改善逼尿肌順應(yīng)性,促進(jìn)膀胱排尿功能重建[25]。李景興等[26]研究發(fā)現(xiàn),模型組大鼠膀胱組織中可見大量空泡細(xì)胞,黏膜層及肌層可見大量中性粒細(xì)胞浸潤,同時(shí),血管外可見大量的異常出血灶及嚴(yán)重的毛細(xì)血管擴(kuò)張,通過電針干預(yù)中極、次髎、三陰交后膀胱組織形態(tài)學(xué)較模型組得到明顯改善。許明等[27]研究表明,電針治療以上三穴及大椎穴后可減輕膀胱逼尿肌細(xì)胞形態(tài)大小和肌纖維排列的損害。以上實(shí)驗(yàn)研究充分說明針刺不僅能增強(qiáng)低順應(yīng)性膀胱逼尿肌的收縮作用,而且能減輕亢進(jìn)型逼尿肌的無抑制性收縮,雙向調(diào)節(jié)NB功能障礙。

4 針刺治療NB可能的效應(yīng)機(jī)制

4.1 保護(hù)受損神經(jīng)元,促進(jìn)損傷脊髓修復(fù) 乙酰膽堿酯酶(Acetylcholinesterase,AChE)是中樞神經(jīng)元遞質(zhì)的滅活劑,其含量的多少與膽堿能神經(jīng)元興奮性密切相關(guān)[28];琥珀酸脫氫酶(Succinate Dehydrogenase,SDH)作為三羧酸循環(huán)的關(guān)鍵酶,其含量的多少及活性的強(qiáng)弱反映了受損神經(jīng)元有氧代謝功能的強(qiáng)弱;酸性磷酸酶(Acid Phosphatase,ACP)是溶酶體的標(biāo)志酶,神經(jīng)細(xì)胞在早期損傷和退變過程中其含量增多和活性增強(qiáng)。吳永剛等[29]研究發(fā)現(xiàn),對(duì)SCI大鼠進(jìn)行針刺后可明顯提高脊髓前角運(yùn)動(dòng),促進(jìn)受損神經(jīng)元的恢復(fù),延緩或抑制脊髓神經(jīng)元SDH、ACP、AChE含量及活性的表達(dá),減緩繼發(fā)性損傷的速度及程度。此外,研究還發(fā)現(xiàn)針刺能明顯減輕損傷脊髓的早期病理損害,減少脊髓不可逆性的變性發(fā)生,明顯表現(xiàn)出針刺能促進(jìn)受損脊髓神經(jīng)的修復(fù)[30]。研究表明,神經(jīng)生長因子(Nerve Growth Factor,NGF)除對(duì)SCI繼發(fā)性損傷的病理起著重要作用外,還對(duì)脊髓中的交感和感覺神經(jīng)元起著修復(fù)作用,損傷脊髓局部的NGF增加,促進(jìn)脊髓受損部位的軸突生長,對(duì)中樞和周圍神經(jīng)元均起著重要的調(diào)控作用[31]。有研究發(fā)現(xiàn),SSCI后的NB大鼠脊髓中的NGF表達(dá)含量降低,電針三陰交、中極、次髎、大椎穴后,脊髓中NGF、神經(jīng)營養(yǎng)因子-3(Neurotrophin-3,NT-3)蛋白以及mRNA含量顯著提高,由此可見,針刺可以提高受損脊髓中NGF的表達(dá)促進(jìn)損傷脊髓修復(fù)[32]。

4.2 調(diào)節(jié)逼尿肌組織縮舒作用,調(diào)控膀胱貯尿、排尿功能 膀胱正常的排尿和儲(chǔ)尿功能離不開膀胱逼尿肌正常的縮舒作用。逼尿肌縮舒功能的平衡是決定膀胱排尿與儲(chǔ)尿功能是否正常的關(guān)鍵。研究均證實(shí)電針治療SCI后NB能明顯改善膀胱逼尿肌功能、緩解尿道外括約肌痙攣狀態(tài)、恢復(fù)內(nèi)外括約肌的協(xié)同功能。逼尿肌中的收縮肌絲主要由具有收縮能力的α平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-smooth Muscle Actin,α-SMA)組成,α-SMA與逼尿肌的收縮功能密切相關(guān),參與調(diào)節(jié)逼尿肌的興奮性[21-23]。有研究報(bào)道,膀胱肌層中含有大量的α-SMA陽性染色纖維,其表達(dá)含量的高低與膀胱逼尿肌收縮功能的強(qiáng)弱正相關(guān)[33]。程宇核等[34]研究發(fā)現(xiàn),電針治療SCI后NB能顯著增加膀胱逼尿肌中α-SMA的含量,增強(qiáng)膀胱逼尿肌的興奮性,從而改善膀胱尿潴留情況。垂體腺苷酸環(huán)化酶激活肽(Pituitary Adenylate Cyclase Activating Polypeptide,PACAP)是從綿羊下丘腦組織中提取出的一種神經(jīng)肽。研究表明PACAP不管是在抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡,還是在促進(jìn)平滑肌舒張等方面都起著非常重要的[35-36]。有研究發(fā)現(xiàn),通過電針三陰交、次髎、中極等穴治療SSCI后NB可增加脊髓中的PACAP I型受體(PACAP Type I Receptor,PAC1R)與PACAP-38蛋白的表達(dá)[35]。同時(shí),本課題組研究亦發(fā)現(xiàn),通過電針干預(yù)中極、次髎、三陰交等穴可以上調(diào)SSCI后NB大鼠的PACAP表達(dá),激活腺苷酸環(huán)化酶(Adenylate Cyclase,AC),使cAMP含量升高,進(jìn)一步作用于蛋白激酶A(Protein Kinase A,PKA),促進(jìn)膀胱逼尿肌舒張,達(dá)到改善膀胱功能的目的[37]。DING等[38]研究發(fā)現(xiàn),SCI可引起損傷局部cAMP的含量顯著下降,而督脈電針能使SCI大鼠受損脊髓組織內(nèi)的cAMP維持較高水平,并增加NT-3的表達(dá),認(rèn)為電針可能通過促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)cAMP的生成,啟動(dòng)內(nèi)源性神經(jīng)營養(yǎng)因子的合成和釋放,從而促進(jìn)損傷神經(jīng)元的存活和軸突再生,并有利于脊髓內(nèi)移植神經(jīng)干細(xì)胞的存活和分化。

4.3 影響相關(guān)信號(hào)通路遞質(zhì)的合成和釋放有效治療NB 近年來,隨著對(duì)各相關(guān)信號(hào)通路的深入研究,通過觀察針刺對(duì)信號(hào)通路的影響來揭示針刺治療NB的效應(yīng)機(jī)制已成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。細(xì)胞凋亡信號(hào)通路既可因線粒體膜通透性的改變引起促凋亡分子的釋放,如細(xì)胞色素C(Cytochrome C,Cyt C)等,促凋亡分子釋放后激活胱天蛋白酶(Caspase)9級(jí)聯(lián)反應(yīng)誘發(fā)凋亡;又可因死亡受體(如相關(guān)蛋白Fas等)識(shí)別凋亡信號(hào)后同相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域激活Caspase 8而啟動(dòng)凋亡過程[39]。艾坤等[40]對(duì)大鼠骶髓損傷后逼尿肌無反射型膀胱進(jìn)行電針次髎、中極、三陰交穴,結(jié)果發(fā)現(xiàn)膀胱逼尿肌細(xì)胞中Caspase 3蛋白的激活受到抑制,提高逼尿肌收縮能力,舒張尿道外括約肌。有研究表明急性SCI大鼠損傷后,通過電針可影響Cyt C和Caspase 3的表達(dá)從而降低脊髓神經(jīng)細(xì)胞的凋亡率,有效治療SCI[41]。研究發(fā)現(xiàn),膀胱Cajal間質(zhì)細(xì)胞(Interstitial Cells of Cajal,ICCs)可通過調(diào)節(jié)細(xì)胞間的受體蛋白將神經(jīng)興奮信號(hào)傳入膀胱逼尿肌[42]。超極化激活環(huán)核苷酸門控通道(Hyperpolarization-activated Cyclic Nucleotide-gated,HCN)僅在膀胱ICCs細(xì)胞中表達(dá)。研究表明通過電針次髎、中髎、中極、關(guān)元穴,SCI大鼠膀胱逼尿肌組織中ICCs和HCN通道的數(shù)量明顯減少,HCN mRNA及其蛋白質(zhì)表達(dá)降低,大鼠膀胱平滑肌的不穩(wěn)定收縮頻率和儲(chǔ)存過程中的逼尿肌最大壓力得到改善[43-44]。轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白β-連環(huán)素(β-catenin)在胞質(zhì)中的穩(wěn)定性是此信號(hào)通路的核心,而細(xì)胞周期蛋白(Cyclin)D1作為該信號(hào)通路的下游靶基因,是細(xì)胞周期調(diào)控中最重要的亞單位,與β-catenin的表達(dá)正相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn),對(duì)SCI大鼠膀胱DH進(jìn)行電針大椎、次髎穴,脊髓組織中Wnt-1、β-catenin及Cyclin D1 mRNA表達(dá)水平明顯提高,促進(jìn)脊髓內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞的增殖與活化[45-46]。此外,電針可提高SCI后大鼠逼尿肌中ICC數(shù)量及表面受體P2X5的陽性表達(dá)率,因此可改善逼尿肌的收縮功能[47]。

4.4 通過調(diào)節(jié)大腦皮質(zhì)代謝產(chǎn)物,促進(jìn)膀胱功能恢復(fù) 排尿反射受高級(jí)中樞大腦皮質(zhì)的控制,當(dāng)膀胱充盈到一定程度,大腦皮質(zhì)接收到信號(hào)后使盆叢神經(jīng)傳出纖維興奮,引發(fā)排尿行為[48]。有研究通過針刺治療SCI后NB發(fā)現(xiàn),秩邊透水道針法既能刺激盆叢神經(jīng)內(nèi)的交感神經(jīng)與副交感神經(jīng),調(diào)節(jié)逼尿肌與括約肌紊亂,又能促進(jìn)大腦皮質(zhì)代謝[49-50]。有研究發(fā)現(xiàn),SCI后大鼠神經(jīng)元胞體會(huì)出現(xiàn)萎縮,甚至壞死,對(duì)其進(jìn)行電針可產(chǎn)生促進(jìn)大鼠大腦皮質(zhì)神經(jīng)元生長代謝所需的物質(zhì),恢復(fù)膀胱的調(diào)節(jié)和支配功能[51-52]。

5 總結(jié)與展望

針刺治療SCI后NB的療效是肯定的,其療法簡便且安全可靠,值得醫(yī)者在臨床上普遍推廣[53]。針刺對(duì)機(jī)體NB功能障礙的調(diào)整作用不是呈單純的線型結(jié)構(gòu),而是呈多層次多環(huán)節(jié)的復(fù)雜過程,即串?dāng)_效應(yīng)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

針刺治療SCI后NB的效應(yīng)機(jī)制已成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn),但大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究只是對(duì)其進(jìn)行初步探討,在今后的研究中,亟須解決以下幾個(gè)方面的問題:統(tǒng)一穴位選擇、參數(shù)選擇及造模方法標(biāo)準(zhǔn),分析療效間的利弊關(guān)系;雖已證實(shí)針刺治療SCI后NB有療效,但其維持療效時(shí)間不定,應(yīng)定期隨訪;大部分實(shí)驗(yàn)多以集中研究某一信號(hào)分子或某一條信號(hào)通路,各信號(hào)分子及各通路間的交互作用有待進(jìn)一步證實(shí);針刺治療SCI后NB的效應(yīng)機(jī)制不管是通過直接促進(jìn)損傷脊髓修復(fù)還是通過調(diào)節(jié)某一信號(hào)通路表達(dá),但最終都是為了調(diào)節(jié)膀胱逼尿肌及括約肌的協(xié)調(diào)作用,恢復(fù)膀胱功能,這一研究機(jī)制應(yīng)更多地從臨床試驗(yàn)證實(shí)。此外,大部分實(shí)驗(yàn)是以炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡為基礎(chǔ)進(jìn)行研究,今后可多從電壓門控離子通道、輸尿管抗反流機(jī)制及高級(jí)中樞大腦皮質(zhì)等方面進(jìn)行探究,為針刺治療NB的有效性提供更多的思路及干預(yù)靶點(diǎn)。

利益沖突聲明:無。