針刺治療肌萎縮側索硬化癥機制的研究進展

趙丹,許娜,于天洋,趙廣然,王仕林,李禹明,孫遠征

(1.黑龍江中醫藥大學,哈爾濱 150040;2.黑龍江中醫藥大學附屬第二醫院,哈爾濱 150001)

肌萎縮側索硬化癥(ALS),是一種相對罕見的成人發病、快速進展的致命性疾病,是最常見的5 種運動神經元疾病(MND)中的一種,每 10 萬人中約有 2 人患病。ALS 主要針對運動皮層、腦干和脊髓的上下運動神經元。特征是脊髓、腦干和運動皮層的運動神經元逐漸喪失,導致骨骼肌迅速進行性、不可逆萎縮。像大多數神經退行性疾病一樣,開始于局部并擴散進展到幾乎所有骨骼肌的癱瘓。ALS 的預后不良,ALS 患者通常在確診后3～5 年內死于呼吸麻痹。目前還沒有科學證明可以治愈 ALS,現代醫學治療大多是支持性的,利魯唑是目前治療ALS 的標準藥物,它僅能延長患者2～3 個月的壽命,價格昂貴并有惡心、疲勞等不良反應。考慮到患者病情的嚴重程度和缺乏有效治療藥物,大多數ALS 患者考慮采用針刺等作為替代療法。針刺治療可能比任何其他治療方式更有效地幫助減輕痛苦的癥狀和提高患者的生活質量[1]。因為針刺對經絡中的氣血有直接和間接的刺激,沒有不良反應。本文從針刺角度出發,發揮針刺優勢,總結針刺治療ALS 的機制研究。

1 針刺治療肌萎縮側索硬化癥的機制研究

臨床研究證實針刺療法對 ALS 作用顯著,可以有效地改善患者運動功能、延緩發病、延長生存期、提高患者的生活質量。目前針刺治療ALS 的研究包括以下機制。

1.1 針刺對谷氨酸毒性的影響

谷氨酸是興奮性神經遞質,對維持神經細胞的正常生理功能,具有至關重要的作用,當谷氨酸水平過高時,對神經元具有毒性作用。谷氨酸興奮性毒性可以導致運動神經元死亡,是 ALS 發病機制中最重要的假說之一,迄今為止唯一被美國 FDA 批準的有效治療靶點就是抗谷氨酸興奮性毒性。在神經肌肉接頭處,囊狀谷氨酸轉運體將谷氨酸裝載到突觸前末端的突觸小泡中。動作電位傳播到突觸前末端,觸發谷氨酸釋放到突觸間隙。谷氨酸激活突觸膜上的谷氨酸受體。然后被谷氨酸轉運體移除以準備另一個信號。預防谷氨酸毒性作用在于防止突觸間谷氨酸的水平升高[2]。谷氨酸清除也可以阻止因谷氨酸受體過度激活而引起的神經興奮性毒性。其途徑包括減少突觸前膜的釋放,增加突觸間隙的轉運,減少突觸后膜與受體的結合等。孫遠征等[3]通過實驗研究證實夾脊電針治療降低ALS-SOD1G93A轉基因小鼠血清谷氨酸含量,延緩發病,延長轉基因小鼠的生存期。與其他對照組相比,夾脊電針組ALS-SOD1G93A轉基因小鼠腰髓谷氨酸轉運體EAAT2 表達上調,通過增加突觸間隙轉運體的數量,平衡谷氨酸的水平;夾脊電針治療后,小鼠的AMPA受體GluR2亞基表達上調,AMPA 受體是谷氨酸的一種重要離子型受體,AMPA 受體的Ca2+通透性依賴于GluR2 亞基,GluR2在穩態阻斷Ca2+流入細胞質中起作用。含有缺乏GluR2亞基的 AMPA 受體的神經元細胞表現出較高的 Ca2+通透性和對興奮毒性的脆弱性,帶有GluR2 亞基的AMPA受體GluR2 亞基可以阻止Ca2+內流引起的神經毒性反應[4]。HE 染色觀察各組小鼠腰髓前角運動神經元數量,可以發現電針組小鼠腰髓前角運動神經元數目較模型組明顯增多。由此認為夾脊電針拮抗谷氨酸興奮性毒性對ALS 發揮治療作用。

1.2 針刺對自噬的影響

自噬(autophagy)是廣泛存在于真核細胞中的生命現象,是細胞維持穩態的一種機制,在真核生物的生存中起著關鍵作用。細胞利用溶酶體將胞漿內多余的大分子物質或受損的細胞器在膜包囊泡中大量降解,以維持蛋白代謝平衡及細胞環境穩定。所有自噬通路的終點都是溶酶體,即微自噬、伴侶介導的自噬和巨自噬 3 種主要的自噬通路,利用不同的信號分子和蛋白機制來促進溶酶體降解[5]。自噬降解是氨基酸、核苷酸和脂肪酸的重要來源,特別是對于細胞無法從細胞外環境中獲得足夠的營養以維持ATP 的生產和生物合成。還具有阻止細胞死亡,清理病原體,免疫和內分泌功能[6]。ALS 脊髓組織中自噬小體的數量増加,提示ALS發病過程中自噬被激活。郭穎[7]采用夾脊電針治療轉ALS-SOD1G93A基因小鼠,通過上調自噬相關蛋白 LC3-Ⅱ、Beclinl 的表達,加強自噬功能,促進細胞內異常蛋白清除,起到保護運動神經元的作用,神經元丟失,延緩發病,延長生存期。在ALS 發病過程中自噬相關蛋白 LC3-Ⅱ、Beclinl 的表達上調。有研究表明,Beclin-lc 是候選抑癌基因,參與介導前自噬體的形成[8]。哺乳動物自噬體的過程依賴于LC3-Ⅱ的修飾過程。還有研究表明,LC3-Ⅱ能與新形成的膜結合,直到自隧溶酶體的形成。提示夾脊電針通過加強自噬功能改善ALS 神經元的功能[9]。

1.3 針刺對神經炎性反應的影響

神經炎癥是許多神經退行性疾病的病理標志,ALS中有明顯的炎性表現[10]。其特點是小膠質細胞的活化和增殖,以及在神經變性部位浸潤 T 淋巴細胞的積累[11]。雖然神經炎癥反應被認為是神經功能障礙和死亡的后果,但操縱這種反應可能改變疾病的進展。研究表明膠質細胞在運動神經元變性和死亡中的重要性。小膠質細胞是神經系統的固有免疫細胞,在所有 ALS病例中都被激活,早期發病與星形膠質細胞相關,晚期則與小膠質細胞相關[12]。衛彥等[13]應用夾脊電針干預ALS-SOD1G93A轉基因小鼠,觀察轉基因鼠腰髓的前角運動神經元P-P38 表達下調,P38 MAPK 的活化受到抑制,對神經元細胞起到有效保護作用。P38 絲裂原活化蛋白激酶(P38 MAPK)是MAPK 家族的主要成員,參與神經炎癥反應,幾乎在所有組織中表達。P38MAPK 信號通路是組織炎癥性損傷的“經典”途徑,介導小膠質細胞的活化,可以激活小膠質細胞釋放的細胞毒性因子[14-15]。P38 MAPK 信號通路激活還參與細胞凋亡過程,不同刺激下磷酸化的P38 MAPK(P-P38 MAPK),作為上游因子,誘導凋亡發生[16]。該研究揭示夾脊電針對抗神經炎性反應和凋亡發揮對神經元細胞的保護作用。

1.4 針刺對器官炎癥反應和免疫的影響

ALS 動物和患者的多器官功能紊亂,包括肺、脾、肝和腎的炎癥反應。Finkelstein A 等[17]報道了ALS-SOD1G93A轉基因小鼠的肝臟異常和萎縮,以及細胞因子和肝淋巴細胞的增加。Jonsson PA 等[18]報道,通過對 ALS 患者的免疫組化分析,在肝臟和腎臟中檢測到突變SOD1 蛋白顆粒狀炎癥包涵體。在ALS-SOD1G93A轉基因小鼠腎小管或腎小球觀察到癥狀炎癥相關蛋白的表達增加,包括Iba-1、COX2、TNF-α。Lee SH 等[19]在ALS 動物模型中,應用蜂針治療,通過減少炎癥的蛋白 質 tumor necrosis factor(TNF)-α,Iba-1,cyclooxygenase 2(COX2)的水平,減少轉基因鼠肝臟、脾臟和腎臟的炎癥反應。該研究證實蜂針治療聯合針刺刺激可以防止有癥狀的 hSOD1G93A轉基因小鼠的脊髓運動神經元死亡和增強抗炎作用,且效果優于單純蜂針治療。蜂毒針刺(BVA)已經被用于治療東方醫學中的炎性疾病和調節免疫。ALS 引起的中樞神經系統的神經炎癥參與了免疫機制的發生。脾臟的免疫相關組件與 anti-Iba-1、anti-COX2、anti-TNF-α強烈結合。ALS 患者的免疫細胞參與改變了免疫系統的調節[20]。免疫細胞 T-regulatory(T-reg)細胞和 CD14+單核細胞顯著降低。血液中T-reg 細胞的減少,激活ALS 退變中的小膠質細胞影響中樞神經系統[21]。蜂針處理足三里可以通過減少hSOD1G93A轉基因小鼠脾臟的炎癥蛋白來增強免疫應答,調節免疫。

2 思考和展望

ALS 的患病率低,但快速致死率極高。有統計數據顯示,目前全世界有 1500 多萬人死于這種疾病。ALS的發病機制尚不明確,可能涉及氧化應激[22]、興奮性谷氨酸毒性[23]、線粒體功能障礙[24]、蛋白質異常聚集和錯誤折疊[25]、神經炎性反應[11]、凋亡[26]、神經營養因子的缺失和異常[27]及神經絲異常磷酸化[28]等。ALS 的病因研究仍處于假說階段,眾多機制之間可能存在協同或因果關系,說明ALS 機制并非單一因素決定,可能受多因素影響。ALS 沒有臨床療效確切無不良反應的治療藥物。利魯唑是目前經美國食品藥品監督管理局(FDA),唯一批準治療 ALS 的藥物,不能阻止疾病的進展,僅能延長患者2～3 個月的生存期,且價格昂貴、不良反應強烈。醫學界迫切需要明確該病的發病機制和尋找有效的治療方法。ALS 新興的研究主題包括 RNA代謝和蛋白質穩態功能障礙,核質轉運有特定缺陷,內質網應激誘導,核糖核蛋白體動力學受損,如RNA 顆粒通過液相分離過程組裝[29]。由于分子遺傳技術的進步,與ALS 易感性相關的基因正以越來越快的速度被識別出來[30]。ALS 發病機制的遺傳機制似乎對約10%的患者產生重大影響,但在某種程度上,遺傳因素可能是大多數ALS 患者患病風險的重要組成部分。最近在肌萎縮性側索硬化癥的生物學方面,遺傳形態學和分子生物學方面取得的非凡進展,為現代醫學對肌萎縮性側索硬化癥的治療提供了新的樂觀的理由,但仍然需要不斷地深入探索。

在中醫典籍中沒有關于肌萎縮側索硬化癥病名的相關記載。《醫宗必讀》載：“手足痿軟而無力,百節緩縱而不收,證名曰痿。”其臨床癥狀和體征與 ALS患者所表現的上、下運動神經元同時受損一致。因此,ALS 屬中醫學“痿證”范疇。中醫學認為痿證病位在筋脈肌肉,而根為臟腑的羸弱,以脾、肝、腎三臟為本,臟腑虧虛,氣血津液不足以濡養筋脈肌肉,虧損日久,四肢羸弱不用而成。標實多為痰瘀或濕、熱、毒邪等,晚期則陰陽俱損。由于各家對該病病因病機的認識不同,對本病的論述多集中在脾胃虧虛、氣血不足、肝腎虧虛、陰虛火旺等方面[31-35]。治療思路不一,治療主要為補益脾胃、調補肝腎、滋陰降火等,絕大多數是經驗總結和個案報告。

ALS 為世界性難題,雖為中醫“痿證”范疇,但屬難治痿證。ALS 發病罕見,快速死亡率高,無法給 ALS研究帶來充足的研究樣本。近年來,不少醫家充分發揮中醫針刺的特色與優勢治療該病[36-40]。馬騰等[41]根據陽明“多氣多血”“主潤宗筋”和“主束骨而利關節”的特點。以“治痿獨取陽明”為理論基礎,處方以手足陽明經穴為基本施治。程永德[42]從“督脈論治”ALS,以督脈為諸陽之海,四肢為督脈之本為理論依據,突出了督脈對臟腑和經脈的橋梁作用,突出了督脈氣血對四肢經脈的調節作用。雖然在臨床上取得了一定的療效,但尚未實現機制的研究。目前ALS 的研究對象為轉基因鼠模型,該模型雖然得到國際認可,但僅用于家族遺傳型ALS 的研究,也不能等同于人的全部特性,不完全契合中醫學整體觀念,掣肘針刺機制研究。國外僅有寥寥幾篇關于蜂針治 ALS 的機制研究,幾年前國內孫遠征教授開啟了電針治療 ALS 機制研究的先河,探討夾脊電針對ALS-SOD1G93A轉基因鼠谷氨酸毒性、自噬和神經炎性反應的影響。孫遠征教授及其博士團隊采用美國Jackson 實驗室提供的ALS-SOD1G93A基因小鼠作為動物模型,觀察夾脊電針對家族型ALS-SOD1G93A基因小鼠行為學和生存期的影響,并進一步深入研究發現夾脊電針可以減輕谷氨酸毒性,減輕神經炎性反應,加強自噬作用。通過目前研究初步認為家族性ALS 并非單因素影響,該觀點與國內外學術觀點契合。同時,說明夾脊電針通過多靶點干預ALS[3,7,13]。國內對ALS 針刺治療的研究范圍小,研究層次尚淺,治療方法相對單一。不利于發揮針刺優勢,對于攻克世界難題,這還遠遠不夠。需要更加全面深入地探討針刺治療ALS 的機制,根據腧穴具有特異性、不同的腧穴配伍方法、針刺刺激量和刺激方式的不同研究針刺治療ALS 的機制。