中醫藥調整腦內微環境改善阿爾茲海默病引發認知損傷作用效果及生物學機制研究進展*

石江偉，莊朋偉

（1．天津中醫藥大學第一附屬醫院，天津 300193；2．天津中醫藥大學，天津 301617）

癡呆是一種病程緩慢的進行性腦損傷所致的綜合征，腦缺血、衰老、阿爾茨海默病等均可以引起腦組織退行性病變，最終誘發認知損傷。其中阿爾茨海默病占老年期癡呆總患病率的60%，其最主要的癥狀表現在認知、記憶和行為等方面的功能障礙。目前關于癡呆的治療多為用藥物等手段改善患者生活質量，延緩病情發展等，尚無很有效的治療藥物。中醫學對癡呆等神經退行性疾病的治療具有豐富的臨床經驗和理論基礎，如人參等補益藥、遠志等安神藥、知母等清熱藥針對癡呆的不同病因病機均具有很好的臨床療效。除藥物干預外，針刺在中樞神經系統疾病的治療中同樣發揮了重要作用。

阿爾茨海默病病因復雜，目前對其發病病因、病機尚未得到完全闡明，尚無很有效的治療藥物。西醫學認為該病的發生可能與遺傳、自身免疫、環境、衰老等因素導致的腦內微環境異常有關，是其進行性加重的重要原因，腦內物質淋巴引流是改善腦內微環境防治阿爾茨海默病的重要手段[1-2]。隨著西醫學發現Aβ等阿爾茨海默病病理產物具有損傷腦髓的特點，人們逐漸總結內生濁毒敗壞腦髓是導致腦消髓減、神機失用的關鍵病因，并且針對“毒損腦絡”病機的解毒通絡治法也得到了很好的臨床效果[3]。傳統中醫除藥物干預外，針刺在中樞神經系統疾病的治療中也發揮了重要作用，并且認為以治絡通絡為法，以通為補，通調督脈為老年期癡呆辨經論治的重要環節，是“毒損腦絡”理論在針灸干預老年期癡呆辨經論治中的具體運用[4]，然而其現代生物學基礎尚不明確，在一定程度上限制了其臨床推廣應用。鑒于傳統中醫的“毒損腦絡”病機及西醫學對阿爾茨海默病發病過程中腦內微環境、淋巴引流等組織形態學以及功能學認識的不斷深化，系統闡明中醫藥調整腦內微環境改善阿爾茲海默病引發認知損傷作用效果及生物學機制已成為可能，并且對進一步指導臨床應用具有重要意義。

1 阿爾茨海默病腦內微環境主要變化

最近的研究表明，占據約20%容積空間的腦組織自身微環境的作用不僅局限于物理支撐，其在腦的生長、發育、分化、成熟以及腦部疾病發生中都具有重要的意義，其在人類復雜情感、記憶、認知和精神類疾病的發生、發展中都起著非常關鍵的作用[5]。腦微環境是神經元正常結構與功能活動賴以維持的基礎。由于機體細胞無時無刻不在進行新陳代謝，隨之產生大量的代謝產物，堆積在細胞周圍，影響細胞內外環境的穩定和正常功能的維持，尤其腦組織具有很高的代謝水平，其產生的代謝廢棄物及病理性產物是影響腦內微環境穩態的重要原因。傳統觀點認為血腦屏障（BBB）是維持腦內微環境的重要組織學基礎[6]，其屏障功能可以通過緊密連接、P糖蛋白等防止外周毒性成分進入腦組織，此外由于BBB存在的低密度脂蛋白受體相關蛋白1（LRP1）等轉運體，人們發現其還可以特異性地部分清除Aβ等腦內毒性代謝產物[7]。由腦微血管內皮細胞、膠質細胞、基膜及相鄰神經元等共同構成的神經血管單元（NVU）通過改變BBB的穩定性及通透性，從而影響腦微環境，而NVU的結構、功能異常與阿爾茨海默病密切相關[8]。腦脊液中β-淀粉樣蛋白水平升高，以及由此在腦組織沉積引起存在于細胞外的老年斑和Tau蛋白過度磷酸化形成的神經細胞內神經原纖維纏結，這些有毒蛋白質積聚會對神經造成巨大損傷，導致認知功能障礙，并增加神經變性疾病風險。然而當腦組織病變時腦微環境內存在炎性因子、Aβ、過度磷酸化的Tau蛋白、興奮性氨基酸等多種神經毒性物質，單純基于BBB的清除能力顯然是不夠的。國內外學者通過大量研究證實了腦內淋巴引流是改善腦內微環境的重要途徑[2，9]。

2 阿爾茲海默病腦微環境相關腦淋巴引流改變

傳統觀念認為中樞神經系統由于血-腦屏障的存在是獨立封閉的器官，缺乏典型的淋巴管道結構卻具有極高的代謝率。通過大量研究人們發現雖然先前普遍認為腦組織內不存在襯以內皮的淋巴管，但同樣存在淋巴引流，分為腦脊液的淋巴引流和腦實質組織間液的淋巴引流兩部分，具有調節滲透壓、免疫防御及介導細胞代謝產物的快速轉運和清除功能，可通過腦脊液排出代謝廢棄物[1-2，10]。隨著研究的深入人們發現星形膠質細胞在腦實質內代謝廢棄物的清除方面扮演了重要角色，2012年Lliff等第1次提出腦內類淋巴系統（也被稱為膠質淋巴系統）的概念，明確了星形膠質細胞和包繞穿透動脈的血管周圍間隙（VRS）是類淋巴系統的主要組織學基礎。并且闡釋了依賴星形膠質細胞的腦脊液-細胞間質液對流是其主要清除代謝廢物的方式[11]。VRS內充滿腦脊液，內壁為血管細胞，外壁則由星形膠質細胞終足構成，隨著穿透動脈分支變為小動脈和毛細血管，VRS逐漸狹窄最終消失，而VRS內的腦脊液則繼續流入小動脈、毛細血管和小靜脈的血管周圍隙[12]，從而發揮運送并清除代謝廢棄物的作用。

2015年，Louveau等[13]發現了大腦會通過淋巴管道與免疫系統直接聯結的證據，在小鼠中樞神經系統硬腦膜內找到具有功能的淋巴管組織。硬腦膜淋巴管道上分布有腦膜淋巴孔，溝通蛛網膜下隙以及血管周圍間隙，在顱內連接形成一個完整的中樞淋巴循環通路，與腦脊液循環系統相互交通，并最終引流入頸外側深淋巴結。雖然上述研究證實了硬腦膜淋巴管的存在，但科學家們尚未查清腦脊液引流的確切途徑。2019韓國科學家在《Nature》報告解釋了這一問題，他們發現在嚙齒動物頭骨底部有1個腦膜淋巴管的熱點，專門用于引流腦脊液，以便讓蛋白質和其他大分子等廢液排出大腦[14]。隨后的研究人們也發現當硬腦膜淋巴管受到破壞后異常纏結的Tau蛋白、Aβ等神經毒性物質在腦內水平顯著升高，腦內廢棄代謝產物的清除功能受到了破壞[15-16]。水通道蛋白 4（AQP4）是中樞神經系統（CNS）中主要的水通道蛋白，介導了CNS的細胞內、細胞間液體、腦脊液等轉運過程，在許多神經退行性疾病如腦微血管病、阿爾茲海默病、創傷性腦損傷（TBI）的研究中發現AQP4的表達與類淋巴系統清除功能密切相關[17]。有研究報道TBI中發現AQP4的極性分布遭到破壞，并出現磷酸化Tau蛋白等有害物質的積聚導致類淋巴清除速率的下降，從而引起樹突棘突密度和形態的改變，從而導致認知功能障礙[18]。AQP4基因敲除后流經腦實質的腦脊液和Aβ的清除率明顯減少，證實了AQP4介導了腦脊液-腦組織間液間的物質交換，并最終通往頸部淋巴系統進行清除[19]。除了AQP4蛋白的表達，人們進一步研究發現血小板衍生生長因子（PDGF）信號介導的AQP4在星形膠質細胞足突的極化分布異常也是導致膠質淋巴系統清除廢棄物功能受損的重要原因[20-21]。以上研究提示星形膠質細胞AQP4表達與極化分布介導了類淋巴清除系統功能。Kang等[22]研究發現淋巴管內皮中的Toll樣受體4（TLR4）信號積極參與了吞噬細胞向引流淋巴管的募集與引流。除吞噬細胞募集介導的淋巴引流功能外，正常的淋巴管組織形態是維持淋巴引流的組織學基礎，有研究報道血管內皮生長因子-C（VEGF-C）或血管內皮生長因子受體-3（VEGFR3）缺失的實驗動物出現了硬腦膜淋巴管組織結構消退的現象，并且也損害了淋巴引流功能，相反VEGF-C水平升高后可誘導腦膜淋巴管生成[23]。

3 中藥對腦內微環境的影響

由于阿爾茨海默病病理機制至今尚未完全明了，為其防治帶來很多困難，迄今為止尚無特效藥物。中醫學對癡呆的治療有著豐富的理論基礎和臨床經驗。大量的臨床與基礎研究報道了傳統中藥及其復方對認知功能障礙的治療作用。高旅等[24]從血腦屏障在腦生理功能維持及腦系疾病發生中均具有重要作用入手，探討中藥及其復方干預血腦屏障通透性的作用及機制，認為開竅類中藥麝香、冰片、石菖蒲、蘇合香、安息香等可增加血腦屏障的通透性，補益藥如人參、黃芪、白芍等可降低血腦屏障的通透性，某些開竅類中藥如麝香、冰片對血腦屏障的通透性具有雙向調節作用。同時，復方丹參滴丸增加血腦屏障的通透性可能與可抑制P-糖蛋白的表達相關，三化湯、補陽還五湯、桃紅四物湯可降低血腦屏障的通透性。楊明等[25]認為白藜蘆醇這種植物界廣泛分布的非黃酮類多酚化合物，通過抑制小膠質細胞、星形膠質細胞的活化及激活Toll樣本受體3（TLR3）/β干擾素TIR結構域銜接蛋白（TRIF）信號通路，降低中腦黑質的促炎因子釋放，從而改善局部腦組織的炎癥微環境。王時云等[26]從細胞水平、分子水平及基因水平揭示了三七皂苷改善異常微環境藥理作用機制，為探討改善實驗性腦異常微環境的機制研究提供更多的線索和思路。顧欣如等[27]研究黃連解毒湯中有效成分在阿爾茨海默病模型大鼠體內藥代動力學行為，認為復方中的環烯醚萜類、生物堿類和黃酮類成分能夠通過調節炎癥因子的水平，從而改善阿爾茨海默病模型大鼠中樞炎癥狀態。黃瑩等[28]提出龍琥醒腦顆粒可以明顯緩解蛛網膜下腔出血致腦血管痙攣，其機制可能與改變腦循環及腦內微環境來達到保護神經細胞、減少繼發性損傷的作用有關。Hisham等[29]研究表明利福平和咖啡因可上調血腦屏障上LRP1和P-糠蛋白的表達，從而增強腦Aβ清除力，部分解釋了利福平和咖啡因對阿爾茨海默病的保護作用。Liu等[30]提出在某種程度上與糖尿病相關的認知功能減退與糖尿病患者腦Aβ蓄積有關，而知母總皂苷可減少腦Aβ蓄積和腦部炎癥狀態。Yang等[31]認為富含類黃酮的柚子提取物可預防阿爾茨海默病模型大鼠β-淀粉樣蛋白積聚。

4 針刺對腦內微環境的影響

治療認知損傷除藥物外，非藥物治療具有很好的臨床效果，目前非藥物治療主要包括針灸、電針以及針藥結合等方式。大量研究表明中醫針刺治療阿爾茨海默病具有明確的療效，對阿爾茨海默病患者認知功能提高及臨床癥狀改善均有明顯的作用[32-33]。中醫古籍記載在治療癡呆等神經系統疾病時，大多選用行經頭部的經絡，同時頭部選區治療腦源性疾病距離最近，使針刺作用直達病所，符合針灸“近部取穴”原則。從解剖結構看硬腦膜淋巴管沿上矢狀竇分布，淋巴管對腦間質液提供直接、連續的引流，維持腦內環境的穩定。鑒于經絡穴位與淋巴系統的密切關聯[34]，選取顱底的穴位是干預硬腦膜淋巴管引流效應的重要手段。針刺治療對腦內微環境影響，目前研究主要集中在與學習記憶密切相關的腦內神經遞質、相關蛋白以及腦脊液炎性因子。戴思思等[35]研究“補腎活血”針法對快速老化模型小鼠SAMP8學習記憶能力的影響，結果顯示該針法可上調SAMP8小鼠海馬CA1區腦啡肽酶（NEP）的表達，減少Aβ沉積，保護神經元，從而改善Aβ相關的認知障礙。陳英等[36]研究也發現電針預處理后可使大鼠海馬組織Wnt通路中Wnt蛋白、p-GSK-3β及β-catenin蛋白的表達上調。楊春壯等[37]認為針刺治療阿爾茨海默病獲效的機制與海馬內乙酰膽堿酯酶的含量密切相關，實驗結果表明，針刺可降低阿爾茨海默病大鼠腦和血內乙酰膽堿酯酶（AchE）活性，調節乙酰膽堿（Ach）生理代謝，從而改善大鼠的認知功能。楊靜雯等[38]認為針刺對阿爾茨海默病的神經保護作用與其可抑制腦缺血后的炎癥反應相關，針刺“足三里”“百會”可抑制大腦前額葉皮層TLR4表達，調控炎性介質的釋放。

5 中藥及針刺清除腦內神經毒性代謝產物的作用途徑

中醫認為腎精虧虛是阿爾茨海默病發生的前提，在該理論指導下積累了豐富的治療經驗。隨著現代研究發現Aβ等阿爾茨海默病病理產物具有損傷腦髓的特點，人們逐漸總結內生濁毒敗壞腦髓是導致腦消髓減、神機失用的關鍵病因，并且針對“毒損腦絡”病機的解毒通絡治法也得到了很好的臨床效果[3]。基于以上認識，Batnairamdal等[39]研究發現，具有舒利血脈、平肝解郁、活血祛風功效的中藥組方能降低星形膠質細胞和小膠質細胞的過度活化，抑制膠質纖維酸性蛋白（GFAP）和離子鈣接頭蛋白分子1（Iba-1）表達。在改善腦皮層微循環、增加腦血管量方面具有顯著療效的具有養血活血、平肝潛陽作用的中藥組方養血清腦顆粒，在1項研究中表明可抑制血管性癡呆大鼠海馬CA1區星形膠質細胞的增生和活化[40]。關于針刺作用機制人們也進行了大量探索性研究，目前也取得了一定進展，針刺可通過調節葡萄糖代謝、增強神經傳遞、減少氧化應激、減少Aβ沉積、抑制神經元凋亡、改善海馬神經突觸可塑性而發揮治療癡呆的作用[41-43]。最近的阿爾茨海默病動物實驗也進一步表明電針可改善機體炎性環境[44]。

以上研究表明針刺具有一定改善腦內微環境的作用，然而關于其如何發揮改善腦內微環境的作用目前尚未達成共識。有研究報道針刺可以增加腦損傷后AQP4的表達[45]。AQP4除了參與水轉運外，還在星型細胞遷移、Aβ清除以及免疫反應炎癥過程中發揮重要作用。在許多神經退行性疾病如腦微血管病、阿爾茨海默癥、TBI的研究中發現類淋巴系統與AQP4的表達密切相關，在TBI中發現AQP4的極性分布遭到破壞，并出現磷酸化Tau（P-Tau）蛋白等有害物質的積聚導致類淋巴清除速率的下降，從而引起樹突棘突密度和形態的改變，從而導致認知功能障礙。由于水通道蛋白AQP4在類淋巴系統中起著重要的作用，所以類淋巴系統障礙與AQP4的極性分布密切相關。鑒于AQP4介導的膠質淋巴在清除神經毒性物質改善腦內微環境中的作用，針刺是否可以影響膠質淋巴系統值得深入系統研究。此外，針對近年進一步明確的硬腦膜淋巴系統，王臨梅等[46]提出由于硬腦膜淋巴管道、淋巴孔及其溝通的蛛網膜下隙、血管周圍間隙在顱內連接形成1個完整的中樞淋巴循環通路，可以將腦脊液引流入頸外側深淋巴結。其走行分布與中醫頭部經絡穴位具有一致性，并且兩者均具有清除代謝腦內物質的功能，提示硬腦膜淋巴管內淋巴液和免疫細胞的循環改變可能是針刺相關穴位治療神經系統疾病的主要機制。

6 總結

綜合以上研究進展并結合前期臨床實踐，不難總結出腦組織具有很高的代謝水平，當膠質淋巴-硬腦膜淋巴系統介導的腦內淋巴引流異常時，會導致具有神經毒性的代謝廢棄物堆積并影響腦內微環境穩態，最終導致或加重阿爾茨海默病的發生。

腦內微環境改變是引起腦組織進行性損傷的一個重要原因，中醫藥在調整腦內微環境方面具有明顯的作用優勢。針對腦內微環境組織學特點，作用于淋巴引流可以改善腦內微環境，可以有效治療或延緩認知障礙的發生，中藥和針刺可以改善AQP4介導的腦內膠質淋巴引流系統功能，促進Aβ等神經毒性代謝產物的腦內清除，針刺具有明確的治療阿爾茨海默病作用，并且其改善腦內微環境作用已被人們廣泛報道，然而其確切作用途徑尚不清楚。硬腦膜淋巴管道其走行分布與中醫頭部經絡穴位具有一致性，并且兩者均具有清除腦內代謝物質、調理氣機的重要功能，提示硬腦膜淋巴管內淋巴液和免疫細胞的循環改變可能是針刺相關穴位治療神經系統疾病的主要機制。針刺頭部相關穴位可以調節膠質淋巴-硬腦膜淋巴系統引流效應，促進腦淋巴引流排泄腦內代謝廢物，改善腦內微環境發揮預防阿爾茨海默病的作用。以改善腦內微環境為靶點，中醫藥防治中樞神經系統疾病的作用及機制研究可以進一步促進中醫藥現代化研究，對拓展相關治法的臨床應用具有一定實用價值。