針灸干預阿爾茨海默病的機制研究進展

周雪,王月花,王艷,崔花順

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針灸干預阿爾茨海默病的機制研究進展

周雪1,王月花2,王艷2,崔花順2

(1.安徽醫科大學第一附屬醫院,合肥 230000;2.上海中醫藥大學附屬曙光醫院,上海 201203)

阿爾茨海默病(Alzheimer Disease, AD)是癡呆的常見類型,多發于老年人,其病因尚不明確,且無治愈方法。隨著人口老齡化,尋找新的治療方式迫在眉睫。作者通過綜述針灸在減少Ab沉積、抑制Tau蛋白過度磷酸化、抑制神經細胞凋亡、促進中樞神經傳遞、改善能量代謝、調節氧化應激以及炎性反應等方面的作用,認為針灸可通過多種途徑及機制改善AD動物模型的學習記憶能力,這與中醫所強調的整體觀念及綜合調治相應,為臨床運用針灸防治AD提供了理論依據。

阿爾茨海默病;針灸療法;機制研究;動物模型;綜述

阿爾茨海默病(Alzheimer Disease, AD)是一種以進行性記憶喪失和其他認知障礙為主要特征的神經退行性疾病[1],目前全球約有3600萬人罹患此病,據估計,至2050年AD患病人數將超過1億,這將給家庭、社會和經濟帶來沉重負擔[2]。盡管多項研究表明AD的病理改變以細胞外b淀粉樣蛋白(AmyloidbProtein, Ab)沉積成老年斑[3],細胞內過度磷酸化Tau蛋白凝集成神經纖維纏結[4],以及大腦神經元丟失為主要特征,AD的病因及形成機制尚不明確,且無有效預防或終止疾病進展的手段[5]。

針灸作為一種中醫治療手段,有著3000年的悠久歷史,可調暢人體氣機,廣泛用于AD的防治。研究證實針灸可減輕神經功能障礙,改善認知功能[6-7],然而對于其中的機制研究尚無統一定論,本文就近年來針灸治療AD的效果及相關機制研究作詳細論述。

1 減少Ab沉積

Ab在AD的發病過程中發揮至關重要的作用,其由b淀粉樣前體蛋白(APP)水解產生,可誘導神經元和突觸功能障礙、激活小神經膠質細胞、上調促炎細胞因子的表達[8]。Ab的清除障礙可導致認知障礙,并引發一系列涉及腦血管變化的級聯反應,包括海馬血管內皮病變、異常的蛋白表達、Ab沉積及清除異常等[9]。大腦內Ab生成與清除失衡使Ab水平增加,進而產生神經血管毒性、海馬功能障礙及細胞死亡[10]。因此減少腦內Ab沉積是治療AD的關鍵所在。余靜等[11]采用隨機對照方法,選取心俞、腎俞麥粒灸治療APP/PS1雙轉基因小鼠,每日灸1壯,共治療90 d,治療后相比模型組,治療組小鼠水迷宮實驗逃避潛伏期縮短、穿越平臺次數增加、目標象限停留時間百分比增加,且大腦額葉皮層及海馬區Ab沉積減少(均＜0.05),表明艾灸可改善小鼠的記憶學習能力,其機制可能與減少大腦額葉皮層及海馬區的Ab沉積有關。另有研究表明電針通過下調AD模型小鼠大腦皮層及海馬區APP的表達[12-13],達到改善學習記憶能力的作用。

Ab的清除主要受低密度脂蛋白受體結合相關蛋白1(LRP1)調控,LRP1可通過轉胞吞作用將Ab從腦內清除[14],其功能障礙與腦內Ab聚集有關。王鑫等[15]運用電針百會、涌泉干預APP/PS1小鼠,隔日1次,持續6周,治療后電針組行為學表現優于模型組,且LPR1表達水平高于模型組,皮層Ab1-42水平低于模型組(均＜0.05),表明電針可能通過上調LRP1的表達來降低皮層Ab1-42水平,從而發揮效應。

2 抑制Tau蛋白過度磷酸化

微管相關Tau蛋白過度磷酸化形成的神經纖維纏結是AD的一個典型的病理特征[16],且與Ab類似,大腦中神經纖維纏結的密度與AD患者的認知障礙程度正相關[17],因此如何抑制Tau蛋白磷酸化是AD防治中的熱點及難點。吳羽楠等[18]通過電針百會干預APP/PS1轉基因小鼠,每日治療30 min,28 d后治療組較模型組小鼠學習記憶能力提高,海馬神經元損傷減輕,且海馬組織中Ser-396位點上Tau蛋白磷酸化水平降低(均＜0.05),實驗中設置非穴位組除外電針的安慰劑效應,確保了實驗結果的可靠性。

目前已知有一系列的磷酸激酶參與Tau的磷酸化,其中包括糖原合成酶激酶3(GSK-3)、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)等。在AD大鼠模型建立前對百會、腎俞分別予電針、艾灸和電針加灸3種干預方法,結果3組GSK-3b表達均少于模型組,且針灸組表達量最低,表明針灸并用對抑制Tau蛋白過度磷酸化作用更明顯[19]。p38MAPK是MAPK信號通路中的一條,有研究表明,p38MAPK可能參與海馬區Tau磷酸化的調節[20]。張敏等[21-22]采用大鼠海馬內注射Ab1-40造成AD模型,予電針百會及腎俞干預,結果提示電針組大鼠學習記憶能力顯著提高,AD模型大鼠海馬內磷酸化p38MAPK和磷酸化Tau蛋白表達明顯高于正常對照組,經電針干預后二者表達顯著減少,均有統計學意義(均＜0.05)。表明針刺可調控p38MAPK通路,降低AD大鼠海馬區磷酸化Tau蛋白的表達,增強學習記憶能力,并與抑制海馬區p38MAPK信號通路、下調Tau蛋白過度磷酸化有一定相關性。

3 抑制神經細胞凋亡

細胞凋亡與AD所表現的學習記憶障礙密不可分。神經細胞凋亡會加重AD患者神經細胞缺失,破壞神經網絡結構,與AD的疾病進展關系密切。既往研究證實腦源性神經營養因子(BDNF)參與了AD的病程進展[23-24]。BDNF是控制突觸可塑性、神經元存活與神經分化的主要調節器,并且參與調控高級指令過程包括學習、記憶和行為,具有神經保護作用。以APP/PS1雙轉基因小鼠為AD模型,電針百會可改善小鼠認知障礙,抑制神經細胞凋亡,并使BDNF及其前體(proBDNF)表達增加[25],表明電針可能通過調節BDNF的表達與加工過程發揮神經元保護作用。

有關電針對AD相關神經細胞凋亡的基因層面研究也取得了一定進展。Caspase-3在各種因素啟動的凋亡程序中起最后的樞紐作用,激活型Caspase-3陽性細胞數可反映細胞凋亡程度。Bcl-2可抑制Caspase-3的激活,Bax過度表達可拮抗Bcl-2的保護作用而使細胞趨于凋亡。既往研究表明,電針可抑制Caspase-3的激活,調節Bcl-2及Bax的表達,抑制神經細胞凋亡,從而改善學習記憶功能[26]。李向宇等[27]選取APP/PS1雙轉基因小鼠,先予電針百會、涌泉預處理,后予異氟醚吸入,發現電針可減輕異氟醚對AD小鼠學習記憶能力的損害,可通過抑制異氟醚導致的AD小鼠海馬區激活型Caspase-3的過量表達,降低海馬Bax蛋白的表達,提高Bcl-2/Bax比值,減輕異氟醚誘導的AD樣病理神經毒性,對小鼠的學習記憶具有保護作用。此研究中電針預處理AD小鼠與中醫學“治未病”與“逆針灸”的治療觀念如出一轍,為AD的防治提供了新思路。

4 促進中樞神經傳遞

中樞膽堿能神經系統與學習記憶等認知功能緊密相關,膽堿能系統功能缺陷與AD密切相關,目前被美國食品藥物管理局(FDA)批準用于AD臨床治療的5個藥物都是通過調節興奮性神經遞質的傳遞來改善認知。近年來針灸干預對膽堿能系統及認知功能的影響研究取得了一定進展[28-29]。翟麗靜等[30]觀察電針單穴三陰交對SAMP8小鼠(快速老化癡呆小鼠)Ach(乙酰膽堿)、AchE(乙酰膽堿酯酶)、ChAT(乙酰膽堿轉移酶)的影響,結果表明經電針干預后SAMP8小鼠學習記憶能力明顯改善,且較同源SAMR1小鼠(快速老化亞系小鼠)海馬內ChAT、AchE活性明顯降低,Ach含量顯著減少,提示電針三陰交可能通過增強小鼠大腦內ChAT、AchE的活性來提高Ach含量,從而改善小鼠的學習記憶能力。電針“嗅三針”穴可以提高AD模型大鼠海馬組織膽堿能M受體(mAChR)的密度,同時提高放射配基和mAChR的親和力,提示“嗅三針”治療AD的作用機制可能與其對嗅覺通路中膽堿能神經的影響有關[31]。以上研究表明,電針單個穴位及穴位組合均能對中樞膽堿能神經系統發揮作用,從而促進中樞神經傳遞,進而改善學習記憶能力。另有研究表明采用益氣調血扶本培元法,針刺干預SAMP8小鼠,可能通過包含G蛋白耦聯受體信號在內的多種跨膜細胞信號來改善神經元突觸的功能、促進神經遞質傳遞,以達到改善認知障礙的效果[32-33]。

5 調節能量代謝

越來越多的研究證實機體能量代謝異常與AD的疾病進展密切相關,包括線粒體功能障礙、糖代謝減少以及脂代謝紊亂。大腦局部的代謝紊亂與認知功能障礙有關,AD患者的糖代謝和ATP水平顯著降低[34],改善大腦能量代謝可有效防止及改善認知障礙[35],因此調節大腦能量代謝是AD治療的一個可能靶點。SIRT1是一種組蛋白去乙酰化酶,可激活過氧化物酶體增殖物激活受體PGC-1a,后者是促線粒體生成及能量代謝的主要調節器。通過音樂電針治療SAMP8小鼠,結果顯示與SAMR1小鼠相比,SAMP8小鼠海馬區ATP水平、SIRT1和PGC-1a表達水平均下降,電針干預后ATP水平、SIRT1及PGC-1a蛋白及其mRNA表達增加,且PGC-1a的乙酰化作用減弱[36]。表明針刺可能通過SIRT1相關PGC-1a通路改善SAMP8小鼠大腦能量代謝,說明PGC-1a是促進線粒體生成及改善AD能量代謝的潛在治療靶點。

此外,分子影像學的應用在AD的能量代謝研究中發揮著重要作用。Lai X等[37]運用糖代謝類示蹤劑18F-FDG PET技術觀察針刺神門對AD模型大鼠海馬區、丘腦及下丘腦、額顳葉糖代謝水平的影響,發現針刺前AD模型大鼠在上述區域的糖代謝較對照組明顯降低,治療后糖代謝提高,且經Y型迷宮測試總反應時間明顯縮短(＜0.0001),表明針刺可能通過提高大腦局部的糖代謝水平而改善認知。而Jiang J等[38]則認為音樂電針干預較單純電針干預AD模型小鼠對大腦局部的糖代謝水平作用更大。

6 其他作用機制

除上述機制外,氧化應激反應[39]、炎性反應[40]也均與AD的發生發展有關,線粒體功能失調釋放氧化自由基導致氧化應激,而超氧化物歧化酶(SOD)及谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)可抑制氧化應激反應。研究表明電針可減輕海馬CA1區的線粒體功能損害[41],也可以增加SOD和GSH-Px的水平[42],從而起到抑制氧化應激、改善認知的作用。姜美馳等[43]從大鼠海馬內炎性反應因子變化的角度探討針刺“四關”穴對AD的保護作用及機制,結果顯示AD大鼠的學習記憶能力得到改善,其機制可能與降低海馬區白介素-1b,升高白介素-2含量有關。

7 討論

目前現代醫學用于治療AD的藥物均屬于對癥治療,醫學界尚未研究出能逆轉AD病情的藥物,全球范圍內自2003年起便沒有新型的化學新藥被批準投入臨床使用[44],針對AD發病機制中不同作用靶點的藥物研發仍處于試驗階段。以關于Ab級聯學說的藥物研發為例,目前已公布的數個Ab抗體的Ⅲ期臨床試驗均宣告失敗[45-47],表明只針對某一作用靶點的藥物對于具有復雜病理機制的AD這一疾病可能較難奏效。

由上文可知,針灸干預AD的作用機制主要體現在減少Ab沉積、抑制Tau蛋白過度磷酸化、抑制神經細胞凋亡、促進中樞神經傳遞、改善能量代謝、調節氧化應激以及調控炎性反應等方面,這表明針灸可通過多途徑、多靶點改善AD動物模型的學習記憶能力,這與中醫所強調的整體觀念及綜合調治相呼應。相對于西藥治療,針灸防治AD有著獨特的優勢。

目前實驗研究把針灸對AD的各個干預機制進行綜合分析的較少,若能結合現代醫學發展的最新成果,從多學科、多角度、多水平、多靶點進行更加深入的研究,更加全面系統地揭示針灸干預AD的作用機制的科學內涵,則能更好地體現針灸治療的整體觀念與綜合調治,發揮其獨特優勢,為臨床運用針灸防治AD提供更加夯實的實驗依據,闡明其療效機制。因此,針灸干預AD的機制研究仍需要進一步的探索,筆者相信隨著神經生物學和相關學科的發展與進步,未來在針灸防治AD的機制研究上將會有較大的突破。

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2018-06-30

上海市科學技術委員會科研計劃項目(17401934900);上海市中醫藥科技創新項目(ZYKC201702001);上海中醫藥大學第十批大學生創新活動計劃項目(2017SHUTCM087);第四批全國中醫臨床優秀人才研修項目[國中醫藥人教發(2017)24號]

周雪(1993—),女,住院醫師,Email:snowcrayon@126.com

崔花順(1974—),女,主任醫師,Email:huashunchoi@126.com

1005-0957(2019)02-0229-05

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A

10.13460/j.issn.1005-0957.2019.02.0229