针刺对缺血性脑卒中作用机制的研究概况
李超然1,孙忠人,刘德柱
(黑龙江中医药大学,黑龙江 哈尔滨 150040)
摘要:针刺治疗缺血性脑卒中具有独特优势,其作用机制可能与促进神经与血管再生,减轻炎性免疫反应,抑制细胞凋亡以及抗自由基损伤等因素密切相关。本文通过系统总结近年来针刺治疗缺血性脑卒中的作用机制研究,为临床防治缺血性脑卒中提供理论依据。
关键词:针灸学(360.1047),针刺,缺血性脑卒中,作用机制,综述
近年来,脑卒中作为严重威胁人类健康的常见病和多发病,日益成为广大学者研究的重中之重。尤其是缺血性脑卒中(Cerebral ischemic storke, CIS)占全部脑卒中的80%左右,给患者、家庭以及全社会带来了巨大的经济与精神负担。大量研究表明,针刺治疗缺血性卒中具有其独特优势,能够起到促进神经与血管再生,减轻炎症免疫反应,抗自由基损伤以及抑制细胞凋亡等作用。本研究深入分析针刺对CIS的作用机制,从而为更好地防治脑血管疾病提供依据。
1.促进神经与血管再生
脑缺血后神经与血管功能受到严重破坏,机体启动缺血组织周围代偿性新生反应,进行损伤后修复。这是一个复杂的过程,其主要包括神经再生和血管再生。其中,针刺能够保护神经细胞,促进血管修护与新生,对脑缺血损伤后神经与血管的修复具有良好的调节作用。
作为重要的血管生成因子,血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth,VEGF)的表达极大的影响着脑卒中后神经与血管的恢复。Wang[1]等发现电针内关穴能够上调VEGF及其受体的表达,
使缺血脑组织体积变小,增强脑神经与血管的再生修复。师帅[2-3]等认为头穴围刺病灶区,即围刺大脑中动脉支配区在头皮的投影,能够显著促进脑内碱性成纤维生长因子(bFGF)与脑源性神经营养因子(BDNF)含量的上调,改善大鼠缺血性再灌注损伤的神经功能障碍,有助于卒中后神经功能的快速有效恢复。毛庆菊[4]等研究表明,电针百会、水沟、双侧足三里穴显著缓解缺血再灌注引起的患侧大脑皮层血管管壁超微结构损害,并进一步提高缺血脑区微血管内皮细胞VEGF mRNA的表达,有利于促进缺血局部脑血管的形成和修复,以达到保护脑缺血性组织的作用。王秀志[5]等探讨电针促进脑缺血后血管形成的影响机制,检测外周血内皮祖细胞(EPCs)的数量,并观察其分泌的VEGFR-2和血小板内皮细胞粘附因子(PECAM-1)的含量。结果显示电针足三里与曲池穴能够提高EPCs的数量,上调VEGFR-2和PECAM-1的表达,从而调控损伤血管的新生。
2.减轻炎性免疫细胞反应
在脑缺血性损伤早期,肿瘤坏死因子-α(TNF-α)与白细胞介素(IL)等各类细胞因子诱发机体出现炎症反应损伤脑组织。其中TNF-α分泌或合成的增加是脑梗塞形成的主要原因[6]。而在脑组织恢复血液供应后,过量的活性氧自由基继续攻击,出现脑缺血再灌注损伤。启动大量浸润的炎症细胞和细胞因子等并介导瀑布式免疫炎性反应,引起脑水肿,最终出现不可逆性的脑细胞坏死。大量研究表明炎症级联反应对缺血性脑卒中的发生发展起到了极其重要的作用,再灌注损伤主要与致炎作用的细胞因子TNF-α、IFN-γ、IL-1、IL-8、IL-17等密切相关,而IL-10、IL-13、TGF-β等具有抑炎作用的细胞因子则能减轻神经组织的炎症反应,对再灌注损伤起到保护作用[7]。针刺即可动态调控炎症细胞因子,抑制炎症反应,对干预缺血性脑卒中起到至关重要的作用。
罗文舒[8]等通过对比电针督脉组(百会、风府穴)、电针对照组(气海、关元穴)、假手术组与模型组在脑缺血再灌注12h、24h以及72h三个时间点顶叶皮层 TNF-αmRNA的表达情况,证实在缺血性脑卒中急性期,电针督脉可下调TNF-αmRNA的过度表达,减轻炎性反应,改善脑缺血再灌注损伤。叶涛[9]等在脑缺血再灌注急性期对大鼠给予重复电针预处理百会穴,有效降低外周血中促炎因子TNF-α含量,上调血清抑炎因子IL-10水平。由此可知,电针预处理可以将分别处于炎性反应细胞因子平衡系统两端的二者动态调控,减缓脑缺血损伤。陈素辉[10]等采用电针百会和足三里穴分别观察患侧与健侧缺血脑区IL-6表达的高峰时间,结果表明针刺组可使双侧脑区IL-6提前达到表达峰值,从而加速抑制相关炎症细胞活化,促进缺血区损伤修复。张威[11]等采用眼针疗法,取脑缺血大鼠眶周肝区、上焦区、下焦区、肾区平刺,结果显示大鼠血清中IL-1β含量显著下降,并在级联反应过程中下调环氧化酶-2(COX-2)以及前列腺素E2(PGE2)的表达,但眼针疗法治疗脑缺血再灌注大鼠的机理尚未明确。祝春华[12]等发现过氧化物酶体增殖体激活受体γ(PPAR-γ)为调控脑缺血后炎症反应的重要因子,其可能成为治疗脑缺血的新靶点。刘喆[13]等通过观察针刺对PPAR-γ途径的影响,提出PPAR-γ活化后能够抑制多种炎性反应相关因子的基因表达,从而实现对脑组织的神经保护作用。
3.抑制细胞凋亡
脑组织缺血后,神经细胞死亡的两种主要方式为凋亡和坏死。大量研究表明,缺血中心区神经元的死亡方式多为坏死,而缺血半暗带区即缺血中心区周围的神经元虽然存在部分血供,仍相继出现迟发性死亡,这种程序性细胞死亡的方式被称为凋亡[14-15]。脑缺血后介导凋亡的通路主要为Caspase( Cyteingl aspirate-specific proteinase,半胱天冬酶家族) 依赖的凋亡通路—线粒体介导的凋亡通路和死亡受体介导的凋亡通路以及非Caspase依赖的凋亡通路(PARP-1 / AIF 通路)[16]。
现代研究表明,凋亡基因的表达能够调控细胞凋亡的发生发展,其主要包括促凋亡基因Bax与抗凋亡基因Bcl-2。其中,Bcl-2/Bax 的比率是决定细胞是否进入凋亡程序的关键因素[17]。同时,p53也是诱导细胞凋亡的重要基因。
孙世晓[18]等采用电针百会、曲鬓、前顶穴,分别于6h,24h,48h,72h以及7d后检测局灶性脑缺血大鼠凋亡相关基因Bcl-2、Bax、c-Fos 蛋白的表达。结果表明电针组在6h,24h,48h,72h4个时间点能够上调Bcl- 2/Bax比值,使异源二聚体增加,抗凋亡占主导地位,从而抑制细胞凋亡。王冠[19]等认为大鼠脑缺血后神经元凋亡与细胞色素c(Cyt -c)、半胱氨酸蛋白酶3(Caspase -3) 表达密切相关。通过头针百会穴透曲鬓穴,能够下调缺血脑组织Cyt -c、Caspase -3表达水平,并为阻止线粒体Cyt -c途径而抑制细胞凋亡提供实验基础。死亡受体通路在介导细胞凋亡的过程中也发挥重要作用。罗文舒[20]等观察Fas死亡区域连接蛋白(Fas-associated protein with death domain,FADD)和半胱氨酸蛋白酶8(Caspase-8)蛋白的表达情况,探讨针刺督脉对脑缺血后再灌注的可能机制。电针组取百会、风府、气海、关元穴治疗,结果在脑梗死24h和72h可抑制FADD和Caspase-8蛋白过度表达。目前,针刺对 Caspase非依赖性凋亡通路研究较少。王莹[21]等探讨电针大椎、双侧内关穴联合脂肪源性干细胞(ADSC)移植对脑缺血再灌注的影响,提出此方法能够抑制NF-κB以及其共活化物 PARP的表达,促进缺血区神经功能的恢复。
4.抗自由基损伤
在缺血性脑卒中发生后,机体产生氧化应激反应,导致氧化与抗氧化制约作用失衡,以氧化为主,机体抗氧化酶系统主要包括超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT)以及谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)等,其相互协同作用改善机体抗氧化能力。并在缺血情况下,激发体内高活性分子如活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)和活性氮自由基(reactive nitrogen species,RNS)产生,增加一氧化氮(NO)合成和过氧化亚硝酸盐的产生,最终产生大量氧化中间产物[22]。同时,自由基在缺血情况下将作用于脂质发生过氧化反应,其代谢的终产物为具有细胞毒性的丙二醛(MDA),加重脑组织缺血情况,导致神经元死亡。大量研究表明针刺可以起到抗氧化与清除自由基的作用[23-24]。
许能贵[25]研究表明缺血性脑卒中后机体产生大量自由基,导致脑组织中SOD活性降低,MDA含量增高。采用电针督脉大椎、百会穴10min后可以显著改善这一情况,从而阻止脂质过氧化反应对缺血神经元的损伤。闫明茹[26]等在治疗脑缺血再灌注大鼠时,通过应用石学敏教授“醒脑开窍”针刺手法观察不同时间点内血清及脑组织SOD活性水平以及MDA含量。选取人中、内关、三阴交、极泉等穴进行针刺和手法操作,其中3h针刺组疗效明显优于6h针刺组与5h药物组。表明3h针刺治疗诱导机体内SOD活性在剧烈代谢后又迅速恢复,从而加速氧自由基代谢,减少脂质过氧化反应,最大程度上降低自由基对脑组织的损害。一定程度上为早期针刺治疗脑血管疾病提供了理论依据。舒兆瑞[27]提出“醒脑开窍”针刺手法配合常规治疗在针刺3w后,使患者外周血浆中同型半胱胺酸(Homocystein,HCY)水平下降,SOD活性水平增高,显著改善急性缺血性脑卒中患者血浆自由基水平,促进神经功能缺损的恢复。并提出仍需探寻影响自由基水平的特异性指标来进一步研究。林旭明[28]等将36只脑缺血性大鼠随机分为正常对照组、假手术组、电针穴位组、电针非穴位组与模型组,对比观察5组中血清NO、一氧化氮酶(NOS)的浓度变化。结果表明电针百会与大椎穴可明显减低两者高浓度状态,对自由基损伤具有逆转与预防作用。
综上所述,针刺能够有效治疗缺血性脑卒中,其作用机制是一个整体、动态、综合调控的过程,单一因素并不能深入阐述。随着神经生物学、分子生物学、蛋白质组学以及基因研究等科学技术的不断进步,针刺治疗缺血性脑卒中的作用机制必然会逐步清晰明朗,从而更加科学、系统将其应用于临床治疗之中。
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