褪黑素及其受體介導的耳甲電刺激降糖效應機制研究進展及展望＊

李少源，榮培晶＊＊，高國建，張紫璇

（1. 中國中醫科學院針灸研究所 北京 100700；2. 中國中醫科學院中醫藥防治艾滋病研究中心 北京 100700）

糖尿病是一組以高血糖為特征的代謝性疾病，屬于中醫“消渴”范疇，上、中、下三消與肺、胃（脾）、腎等臟腑密切相關[1,2]。據統計，目前全球有近4.25 億糖尿病患者，預計到2045 年，全球20-79 歲糖尿病患者將增加至6.29 億，而我國糖尿病患病人數高達1.14 億，已成為世界上糖尿病患病人數最多的國家[3]，給社會、家庭和個人都帶來巨大負擔，防治糖尿病已成為我國乃至全球健康領域亟待解決的重大問題。2 型糖尿病的發病機制復雜，越來越多的研究表明，褪黑素作為一種由松果體分泌的神經內分泌激素，對糖尿病及其慢性并發癥具有保護作用[4]。目前臨床用于糖尿病治療的藥物種類繁多，但常出現低血糖、變態反應、乳酸中毒甚至死亡等嚴重不良反應，同時有近半數的患者存在不良用藥現象[5,6]，成為糖尿病治療效果不佳的重要原因，因此研發一種有效調節血糖的非藥物療法尤為迫切。針灸是傳統中醫藥的重要組成部分，作為一種非藥物干預手段在糖尿病及其并發癥的治療中得到廣泛應用[7-9]。耳針是針灸學科的重要分支，針刺耳穴可調節臟腑功能、治療多種疾病，且具有方便、簡捷、利于操作等優勢。

《靈樞·口問篇》記載“耳者，宗脈之所聚也”，臨床也常選用肺、胃、脾、腎等耳甲區耳穴刺激調節血糖[10,11]，取得很好的臨床療效，但其效應機制如何尚未闡明，本文試圖從褪黑素及其受體的角度探討耳甲電針對血糖調節的效應機制。

1 耳甲電針調節血糖的中西醫理論依據

臨床常用于調節血糖的穴位（如肺、胃、脾、腎等）主要位于耳穴內臟代表區，其依據主要是由于糖尿病的發病與上述臟腑密切相關。《靈樞·本臟》云“肺脆則苦病消癉易傷”“脾脆則善病消癉易傷”“腎脆則善病消癉易傷”。肺主治節，通調水道，可調節全身氣、血、津液及臟腑生理功能的作用，肺失治節，水谷精微不能正常輸布，留于血液中，使血糖升高；脾主運化，脾氣充足，水谷精微才能正常運轉，五臟六腑、四肢百骸才能得以濡養，若脾氣不足，運化失常，則“百病由生”；腎主水，主宰機體的水液代謝，腎為胃之關，腎氣的蒸化作用正常則胃關開合有度，肺津輸布有序。因此，耳穴肺、胃、脾、腎等耳甲內臟區穴位在血糖調節方面發揮重要作用[12,15]。

現代醫學研究表明，上述耳穴內臟區恰好位于迷走神經耳支分布區（即耳甲區），該區是哺乳動物體表唯一有迷走神經分布的區域[13]，刺激耳甲區可有效激活迷走神經傳入纖維[14]，因此刺激該區激活迷走神經耳支是耳甲電針調節血糖的神經生物學基礎。臨床研究證實，耳甲電針可顯著降低糖耐量受損患者空腹血糖、餐后2 h血糖、糖化血紅蛋白[15]，改善胰島素抵抗狀態[16]，是耳甲電針調節血糖的有力臨床依據；形態學研究表明，在耳甲區注射神經束路熒光示蹤劑霍亂毒素亞單位B（Cholera Toxin Subunit B，CTB），觀察到CTB 跨神經節段標記在同側孤束核尾部、三叉神經脊束核背內側、楔形核外側部和C2-3 背角，表明迷走神經耳支能直接向迷走神經感覺核-孤束核的纖維投射[14]；電生理研究表明，耳甲電針可激活孤束核內葡萄糖敏感和胰島素敏感神經元，其中以葡萄糖抑制性反應細胞為主[17]，形成耳甲電針參與中樞神經系統促進胰島素分泌、降低血糖的生理學基礎；生物化學研究發現，耳甲電針可顯著上調Zucker 糖尿病大鼠下丘腦、肝臟、骨骼肌等不同組織胰島素受體的表達，并對血糖、糖化血紅蛋白、胰島素和胰高血糖素具有長期的調控作用[18-19]。

2 褪黑素及其受體介導的耳甲電針降糖效應機制

2.1 褪黑素及其受體對血糖調節的影響

褪黑素（Melatonin，Mel）是一種由松果體合成并分泌的神經內分泌激素，廣泛參與機體的各項生理活動，具有改善睡眠和抑郁狀態[20]、調節免疫[21]、抗自由基和氧化應激損傷[22]及調控血糖代謝[4,23-24]等多種功能。近年來關于Mel降糖效應作用機制的研究越來越受到重視，包括葡萄糖的利用、胰島素敏感性、胰島素合成分泌等多方面因素。研究表明，與單純胰島素或褪黑素治療相比，二者聯合使用可更好的抑制鏈脲佐菌素誘導的2 型糖尿病大鼠血糖升高，改善白色脂肪組織胰島素敏感狀態[25]；松果體摘除大鼠表現為明顯的血糖和胰高血糖素水平升高，GLUT4 基因和蛋白表達下調，胰島素水平下降，而經Mel治療后可有效逆轉上述血糖紊亂狀態[26]。另有發表于JAMA 雜志的臨床研究發現，褪黑素低水平與2 型糖尿病發生風險之間存在密切的相關關系，如何調節褪黑素低水平狀態將有望改善胰島素抵抗并降低2 型糖尿病的發生風險[27]。

褪黑素受體1（MT1）和2（MT2）是參與血糖代謝的褪黑素膜受體，廣泛分布于神經、心血管、免疫和生殖等多個系統[28]。褪黑素可通過胰島β 細胞MT1 及其偶聯的環磷酸腺苷（cAMP）信號通路[29]和MT2 及其偶聯的環磷酸鳥苷（cGMP）信號通路[30,31]分別調控胰島素的分泌。研究表明，MT1 受體敲除小鼠由于胰島素敏感性和功能明顯下降和肝臟葡萄糖生成障礙而表現出較為明顯的系統性胰島素抵抗癥狀[32]，且攜帶MT2受體rs10830963（C/G）基因變異型的人群具有發生2型糖尿病和胰島素功能受損的遺傳傾向[33,34]。由此我們推斷，褪黑素及其受體與胰腺內分泌系統之間相互作用關系的揭示，對于尋找糖尿病治療新靶點具有重要的理論和現實意義。

松果體內褪黑素的合成分泌受光強度的控制，黑暗條件下，視交叉上核發出的沖動作用于交感神經頸上神經節，節后神經纖維釋放的去甲腎上腺素可通過β1 受體轉導信號，激活褪黑素合成酶系以增加褪黑素合成和分泌[35]。近年研究發現，2 型糖尿病大鼠松果體內褪黑素合成的前體細胞數量減少、去甲腎上腺素合成功能低下、褪黑素合成酶系表達異常，表現出明顯的松果體內褪黑素合成和分泌紊亂，甚至存在加速糖尿病周圍神經病變的風險[36]，因此如何調動機體除松果體外的其他器官分泌褪黑素則成為問題的關鍵所在。生理上，褪黑素不僅可以在松果體內合成，其他部位也可以通過激活副交感神經而引起除松果體以外的其他器官釋放褪黑素[29]。胃腸道生成的褪黑素比松果體高400 倍，是褪黑素巨大的貯存池[37]，且該部位褪黑素的分泌不受光信號的控制，不具有晝夜節律性分泌的特性，而是通過節律性進食刺激腸嗜鉻細胞，這些細胞含有褪黑素合成過程中的全部4 種前體成分，且在松果體摘除后其數量呈代償性增加[29]。

近年來，迷走神經傳出效應在代謝類疾病中的作用越來越受到重視[16]。研究證實，電刺激迷走神經傳出纖維可有效改善血糖和胰島素水平異常[38]、控制體重和攝食行為[39]，并作用于腸嗜鉻細胞[40]，激活胃腸道內褪黑素能系統。本團隊前期研究表明，耳甲電針可促進ZDF 松果體摘除大鼠血漿褪黑素節律性分泌增加[18-19]，由此推測耳甲電針激活迷走神經誘導產生的褪黑素可能來源于以胃腸道為主的松果體以外的其他器官[40]。

2.2 胃腸道褪黑素-胰腺細胞介導的耳甲電針降糖效應機制

神經解剖學研究顯示，耳迷走神經末梢分布于耳甲腔和外耳道。耳甲電針可激活迷走神經耳支，傳入神經纖維到達下神經節病向內傳入至孤束核，后者與迷走神經背核又發生突觸聯系[41]。由迷走神經背核發出的神經纖維傳遞至下丘腦，并發出膽堿能節后神經纖維到達松果體；較長的神經纖維到達結腸左曲以前的消化道，走行距離較遠，稱為迷走神經干，該神經干可到達器官旁結和器官壁內結，在此換元后，膽堿能節后纖維下行至胰腺、胃腸道等外周靶器官。迷走神經傳出纖維一方面到達胰腺，終止于胰腺小葉間隔的小神經節，節后纖維進入腺泡的β-細胞，調控胰島素分泌，形成“迷走-胰島素系統”，該胰島素的分泌與迷走神經的興奮性密切相關，產生直接且即時的血糖調節效應；另一方面到達胃腸道作用于腸嗜鉻細胞，激活胃腸道內褪黑素能系統，促進褪黑素分泌。褪黑素通過MT1激活α 細胞，使血糖濃度升高，進而刺激β細胞迅速釋放胰島素，使血糖水平下降。由于褪黑素的分泌以及MT2 對β 細胞具有抑制作用，可延遲胰島素的分泌，此過程發生在α 細胞激活的即刻以及胰高血糖素分泌之后，因此該抑制效應可平衡胰島素和胰高血糖素的分泌，產生間接且持久的血糖調節效應。因此，迷走神經傳出效應是參與耳甲電針調節胃腸道褪黑素和胰腺細胞產生降糖效應的關鍵因素（圖1）。

3 展望

眾所周知，植入式迷走神經刺激作為一種被美國FDA 批準的干預方法不僅被廣泛應用在難治性癲癇和抑郁癥的治療上，而且在肥胖、高血糖、高血壓等代謝綜合征中也取得了十分顯著的臨床療效[42]。然而迷走神經刺激往往由于手術創傷、經濟花費等多種原因嚴重限制了其臨床應用。

耳針治療疾病方法獨特、臨床應用廣泛，起源于中國、發展于歐洲、興盛于中國，是針刺所有微針系統中最具發展可能、最能體現中西醫理論結合的典型范例。基于中醫耳穴理論，結合現代醫學理念，我們團隊率先提出耳甲（迷走神經）電刺激治療糖尿病新方法，具有操作簡單、安全性高、成本低廉的優勢，大大降低了醫療資源的消耗，還可以與其他干預措施聯合使用，協同生活方式干預，有望產生良好的經濟社會效益，具有廣闊的應用前景。