針灸治療干眼的作用機制研究進展

楊光,李茜瑩,楊延婷,張丹,趙越,孔諧和,馬曉芃,

(1.上海市針灸經(jīng)絡(luò)研究所,上海 200030;2.上海中醫(yī)藥大學(xué),上海 201203)

干眼是以淚膜穩(wěn)態(tài)失衡為主要特征并伴有眼干、眼癢、畏光、怕風(fēng)、刺痛感、異物感、灼熱感等眼部不適癥狀的多因素眼表疾病[1]。全世界范圍內(nèi)干眼的發(fā)病率約為 5.5%～33.7%,而在我國,干眼是眼科門診最常見的疾病之一,僅次于屈光不正,越來越多的人受其困擾[2]。干眼病理機制尚未完全闡明,目前認(rèn)為與免疫相關(guān)性炎癥、細(xì)胞凋亡與自噬、神經(jīng)調(diào)節(jié)異常和性激素水平失調(diào)有關(guān),各發(fā)病機制相互關(guān)聯(lián),互為因果[3-5]。大量臨床研究表明針灸能改善干眼患者主觀癥狀,提高淚液分泌量(schirmer Ⅰ test, SⅠT),延長淚膜破裂時間(tear film break-up time, TBUT),且安全、無明顯不良反應(yīng),患者依從性較高,可作為干眼的常規(guī)治療方法[6-8]。同時機制研究方面也取得了較大進展。因此本文對針灸治療干眼的作用機制作一綜述,以期為臨床針灸治療干眼提供借鑒與思路。

1 改善眼表損傷

廣義的眼表包括結(jié)膜、角膜、眼瞼、淚器與淚道,其正常的結(jié)構(gòu)和功能可維持淚膜的穩(wěn)定性,穩(wěn)定的淚膜不僅能保護和潤滑眼表,還保證了視覺質(zhì)量[9]。在眼表,淚液經(jīng)歷不斷分泌、吸收、蒸發(fā)和流失的過程,處于一種動態(tài)平衡,任一環(huán)節(jié)引起的淚液質(zhì)、量和動力學(xué)異常均可導(dǎo)致干眼,淚液穩(wěn)態(tài)失衡是干眼發(fā)病的核心機制[10]。

1.1 改善淚腺結(jié)構(gòu),促進淚液的合成和分泌

水液是淚膜的主體,主要由淚腺腺泡上皮細(xì)胞合成與分泌。針刺可即刻增加淚液的分泌量,以水液性淚液為主[11]。在光鏡下可觀察到干眼模型兔腺泡內(nèi)物質(zhì)大量排空,腺泡上皮細(xì)胞萎縮,電鏡下可見腺泡上皮細(xì)胞內(nèi)有少量粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),胞漿較少,針刺或電針治療后其腺體結(jié)構(gòu)更加清晰,腺泡排空更明顯,腺泡上皮細(xì)胞擴張,胞漿增多,胞內(nèi)可見豐富的高爾基體,提示腺泡上皮細(xì)胞合成、分泌功能活躍,表明針刺或電針可顯著改善淚腺形態(tài),促進腺泡細(xì)胞的活動,增加水液性淚液的分泌[12-15]。

1.2 修復(fù)角膜、結(jié)膜損傷,增加黏蛋白分泌

角膜、結(jié)膜上皮細(xì)胞和杯狀細(xì)胞分泌的黏蛋白(Mucin, MUC)具有高度親水性和黏彈性,可穩(wěn)定淚膜,維持黏膜屏障完整。MUC家族成員MUC5AC和MUC19為重要的成膠型 MUC,在杯狀細(xì)胞共表達,具有抗菌和清除作用[16]。干眼可伴有角膜上皮細(xì)胞缺損、結(jié)膜杯狀細(xì)胞丟失、鱗狀上皮化生等眼表病理損傷,嚴(yán)重影響角膜、結(jié)膜分泌 MUC的功能,導(dǎo)致眼表 MUC5AC、MUC19表達降低[17-18]。臨床研究發(fā)現(xiàn),針刺治療后干眼患者淚液黏蛋白總量增加[19],特別是 MUC5AC[20]。動物實驗發(fā)現(xiàn)針刺或電針可增加干眼模型兔結(jié)膜杯狀細(xì)胞密度,減輕結(jié)膜鱗狀上皮化生,修復(fù)角膜上皮細(xì)胞缺損,并提高角膜、結(jié)膜和淚液中MUC5AC、MUC19的表達,提示針刺或電針可能通過改善角、結(jié)膜病理損傷,增加黏蛋白分泌[14,21]。

1.3 改善瞼板腺萎縮,疏通瞼板腺開口,促進脂質(zhì)分泌

淚膜脂質(zhì)來源于瞼板腺分泌的瞼脂,覆蓋于淚膜最外層,有助于減少淚液蒸發(fā)[22]。瞼緣皮膚過度角化造成的瞼板腺腺口堵塞可引起瞼脂堆積和慢性炎癥,導(dǎo)致瞼板腺萎縮、缺失,阻礙脂質(zhì)分泌,瞼板腺功能障礙(meibomian gland dysfunction, MGD)被認(rèn)為是引起蒸發(fā)過強型干眼的主要病因[23]。針刺治療后患者瞼板腺分泌物排出較治療前明顯通暢,且分泌物變得清稀透亮,瞼板腺功能得到改善,淚膜穩(wěn)定性有所提高[24-25],淚膜脂質(zhì)層厚度較前增加[26]。研究者通過比較單純針刺、溫針灸和電針對改善瞼板腺功能的療效發(fā)現(xiàn),在攢竹(BL2)和太陽(EX-HN5)行溫針灸可降低瞼板腺缺失率,療效優(yōu)于單純針刺[27],而電針與溫針灸在改善瞼緣形態(tài)和瞼板腺缺失方面的療效無顯著差異[28]。MGD患者眼表溫度降低,增加了瞼脂的黏度,使得瞼脂分泌不暢[29]。艾灸燃燒時產(chǎn)生的紅外光輻射可穿透機體組織深達 10 mm[30],紅外光能增加瞼板腺腺泡直徑及密度,降低炎癥反應(yīng)[31]。艾灸時穴位及周圍皮膚溫度可達 40℃以上[32],遠高于瞼脂熔點,可促進瞼脂的熔化與流動。而電針的低頻電脈沖能刺激腺體震動,也具有疏通腺體導(dǎo)管的作用[33]。因此,溫針、電針療法的特殊光熱生物效應(yīng)和物理作用可能是改善瞼板腺形態(tài),疏通瞼板腺開口的重要機制,有助于改善瞼板腺功能。

2 調(diào)節(jié)眼表細(xì)胞凋亡與自噬

細(xì)胞凋亡是由基因控制的細(xì)胞自主、有序的死亡。眼表細(xì)胞的異常凋亡抑制了其正常功能,同時抑制了淋巴細(xì)胞的免疫功能,發(fā)生眼表免疫炎癥反應(yīng),促進干眼發(fā)生發(fā)展[34]。干眼模型兔淚腺導(dǎo)管及上皮細(xì)胞中的凋亡誘導(dǎo)因子Bax、Fas和FasL蛋白表達較正常組顯著升高,凋亡抑制因子Bcl-2蛋白顯著降低,針刺治療后Bax、Fas和FasL蛋白表達顯著減少,Bcl-2蛋白表達增加,提示針刺可抑制淚腺細(xì)胞凋亡[12,35]。此外,電針治療后兔干眼模型結(jié)膜細(xì)胞中Caspase-3和Fas蛋白表達較治療前也顯著降低,Bcl-2蛋白表達降低,提示電針還可抑制結(jié)膜細(xì)胞凋亡[36]。以上研究表明,針刺或電針可能通過抑制結(jié)膜、淚腺細(xì)胞凋亡從而恢復(fù)眼表細(xì)胞正常功能,緩解干眼癥狀及病理損傷。

最近的研究發(fā)現(xiàn)自噬參與了干眼的發(fā)病,干眼角膜細(xì)胞自噬水平升高,激活細(xì)胞自噬可減輕角膜損傷,降低炎癥因子表達,而抑制自噬可加重眼表損害,因此自噬可能是治療干眼的新靶點[37]。電針可促進干眼模型大鼠角膜、結(jié)膜組織自噬體形成,自噬相關(guān)蛋白微管相關(guān)蛋白 1輕鏈 3Ⅱ(microtubule-associated protein 1-linght chain 3Ⅱ, LC3Ⅱ)的表達較模型組也顯著上升,而選擇性自噬接頭蛋白(ubiquitin binding protein) p62表達顯著降低,提示提高角膜、結(jié)膜細(xì)胞自噬水平可能是電針治療干眼的機制之一[38]。

3 免疫調(diào)節(jié)機制

免疫相關(guān)性炎癥是干眼惡性循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),干眼也被認(rèn)為是一種由眼表免疫失衡導(dǎo)致的黏膜自身免疫性疾病[39]。眼表高滲狀態(tài)可破壞固有免疫系統(tǒng)的防御作用,激活炎癥相關(guān)信號通路,啟動適應(yīng)性免疫反應(yīng),介導(dǎo)免疫炎癥反應(yīng)及組織損傷反復(fù)發(fā)作,導(dǎo)致干眼的發(fā)生發(fā)展[4,39-40]。研究表明,針灸可調(diào)節(jié)淚液免疫相關(guān)蛋白表達,抑制眼表免疫細(xì)胞活化,通過調(diào)控免疫相關(guān)信號通路調(diào)節(jié)炎癥因子、趨化因子及其受體、基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloprotein, MMP)等的表達,從而抑制眼表免疫炎癥反應(yīng),阻斷惡性循環(huán)。

3.1 調(diào)節(jié)淚液免疫相關(guān)蛋白表達

淚液是眼表免疫系統(tǒng)的重要組成部分,淚液中除水液外還含有大量淚液蛋白可發(fā)揮特異性和非特異性免疫功能。乳鐵蛋白(lactoferrin, LF)是主要的淚液蛋白之一,在眼表抗菌及免疫調(diào)節(jié)中起重要作用,干眼患者淚液LF水平降低。早期研究顯示針刺治療前后患者淚液LF水平無顯著變化,但近年來研究針刺后淚液LF水平顯著升高[41-42],與動物實驗結(jié)果一致[21,43],提示針刺可能通過提高LF表達來抑制眼表炎癥反應(yīng),需要進一步驗證。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,淚液蛋白質(zhì)組學(xué)為研究針灸治療干眼的作用機制提供了新技術(shù)新方法,如同位素相對和絕對定量(isobaric tags for relative and absolute quantification, iTRAQ),二維納米液相色譜耦合串聯(lián)質(zhì)譜法(two-dimensional nano-liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry, 2D Nano-LC-MS/MS)等,大大提高了檢測的靈敏度和精確度。Qiu X等[44]應(yīng)用傳統(tǒng)的一維凝膠電泳,發(fā)現(xiàn)針刺可提高干眼模型兔淚液蛋白總含量,進一步應(yīng)用iTRAQ標(biāo)記聯(lián)合2D Nano-LC-MS/MS技術(shù)證實,針刺后有 13種淚液蛋白出現(xiàn)差異表達,大部分蛋白與免疫反應(yīng)相關(guān),如α-1抗胰凝乳蛋白酶、載脂蛋白、富含組氨酸糖蛋白、S100-A9蛋白等。Liu Q等[45]同樣采用iTRAQ標(biāo)記聯(lián)合2D Nano-LC-MS/MS技術(shù)比較了針刺聯(lián)合人工淚液治療和單純?nèi)斯I液治療前后絕經(jīng)后期干眼患者的淚液蛋白,共篩選出 142個表達下調(diào)的蛋白和 169個表達上調(diào)的蛋白,蛋白功能分析表明針刺聯(lián)合人工淚液組患者淚液中免疫相關(guān)蛋白表達較單純?nèi)斯I液組顯著升高。以上蛋白質(zhì)組學(xué)研究結(jié)果提示,針刺主要調(diào)節(jié)淚液免疫相關(guān)蛋白表達,其對眼表免疫的調(diào)節(jié)可能是重要的作用機制。

3.2 抑制眼表免疫細(xì)胞活化

眼表具有多種常駐型免疫細(xì)胞,如IgA型漿細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、朗格漢斯細(xì)胞(langerhans cells, LC)、嗜中性粒細(xì)胞等,在眼表共同發(fā)揮免疫防御功能。在高滲透壓、干燥應(yīng)力的誘導(dǎo)下,多種眼表免疫細(xì)胞發(fā)生異常趨化和活化,反映眼表免疫狀態(tài)失衡[46-48]。在光鏡下,干眼模型兔淚腺和角膜中存在大量淋巴細(xì)胞浸潤,腺體間質(zhì)可見散在漿細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞,角膜共聚焦顯微鏡顯示基質(zhì)層LC增多且排列紊亂,電針或針刺治療后腺體間質(zhì)無明顯淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞浸潤,未見小灶性聚集及淋巴濾泡形成,LC顯著減少,表明眼表免疫炎癥反應(yīng)減輕,提示電針或針刺可有效抑制多種免疫細(xì)胞的異常趨化和活化,調(diào)節(jié)眼表免疫[43,49-50]。

3.3 調(diào)節(jié)免疫相關(guān)細(xì)胞因子表達

免疫相關(guān)性炎癥在干眼致病中的作用已達成普遍共識。各種細(xì)胞因子既是啟動眼表免疫反應(yīng)的驅(qū)動因素也是造成眼表損傷的重要效應(yīng)因子。Zhang D等[51]應(yīng)用蛋白芯片對比電針和單純針刺治療后有效病例、無效病例的結(jié)膜細(xì)胞因子,結(jié)果表明電針可調(diào)控單核細(xì)胞趨化蛋白 1、巨噬細(xì)胞集落刺激因子、基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制因子1、趨化因子RANTES的異常表達。其中趨化因子RANTES、基質(zhì)金屬蛋白酶抑制-1分別與SⅠT、TBUT呈負(fù)相關(guān),電針治療后二者表達顯著下調(diào),表明電針可能通過抑制T細(xì)胞趨化性提高SⅠT,通過抑制細(xì)胞外基質(zhì)代謝平衡延長 TBUT。其他研究表明,針刺治療后干眼患者淚液中腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor, TNF)-α、白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-1、IL-4、IL-6、CXC趨化因子受體(CXC chemokine receptor, CXCR)3、CXC趨化因子配體(CXC chemokine ligand, CXCL)10的表達顯著降低[52-53]。針刺、電針可下調(diào)干眼模型大鼠或兔眼表組織中轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor, TGF)-β1、TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-18、主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex, MHC)-Ⅱ的表達[15,21,38,54]。CXCR3是Th1細(xì)胞趨化因子受體,可與配體CXCL10共同誘導(dǎo)干眼免疫炎癥,而 TNF-α是 Th1細(xì)胞的效應(yīng)因子,可促進炎癥反應(yīng);MHC-Ⅱ可激活抗原提呈,反映眼表免疫激活,其他細(xì)胞因子亦與干眼免疫炎癥反應(yīng)密切相關(guān)[55-56]。因此,針刺、電針可能通過調(diào)控眼表免疫相關(guān)細(xì)胞因子的表達抑制免疫炎癥反應(yīng)。

此外,針刺對干眼患者血清炎癥因子也有調(diào)節(jié)作用,可降低血清 TGF-β、TNF-α、IL-1表達[57]。可見,針刺不僅能調(diào)控眼表局部免疫相關(guān)細(xì)胞因子的表達,還可能通過調(diào)節(jié)機體免疫功能抑制干眼局部免疫炎癥反應(yīng)。

3.4 調(diào)控免疫相關(guān)信號通路

在針灸調(diào)節(jié)免疫相關(guān)細(xì)胞因子表達的基礎(chǔ)上,研究者進一步發(fā)現(xiàn)針灸對免疫相關(guān)信號通路具有調(diào)控作用。電針可顯著降低干眼模型兔結(jié)膜、淚腺組織中Toll樣受體(toll-like receptors, TLR)1/2/4/6的表達,降低核因子(nuclear factor, NF)-κB信號通路上游蛋白募集髓樣分化因子88、TIR域的接受子蛋白、IL-1受體相關(guān)絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶及下游 NF-κB p65蛋白的表達,提示電針可能通過抑制 TLRs/NF-κB信號傳導(dǎo)通路發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[58]。活性氧(reactive oxygen species, ROS)/NOD樣受體蛋白(NOD-like receptor pyrin domain containing, NLRP)3炎癥小體信號通路在干眼固有免疫中擔(dān)任重要作用[59]。ROS的激活可使硫氧還蛋白(thioredoxin, TRX)釋放硫氧還蛋白互作蛋白(thioredoxin- interacting protein,TXNIP),游離的TXNIP與NLRP3綁定并促進炎癥小體合成,釋放下游炎癥因子[60]。電針后,大鼠干眼模型角膜和結(jié)膜ROS含量降低,TXNIP、TRX、BRCA1-BRCA2的復(fù)合亞基 36蛋白酶、NLRP3炎癥小體及下游炎癥因子IL-1β、IL-18 表達顯著降低,提示抑制ROS/TXNIP/NLRP3通路活化可能是電針治療干眼的抗炎免疫調(diào)節(jié)機制[38]。可見,電針可能通過調(diào)控多條免疫相關(guān)信號通路抑制干眼眼表免疫炎癥反應(yīng)。

4 神經(jīng)調(diào)節(jié)機制

淚腺腺泡、導(dǎo)管、肌上皮細(xì)胞和血管附近有大量副交感神經(jīng),副交感神經(jīng)末梢含有乙酰膽堿(acetylcholine, Ach)、血管活性腸肽(vasoactive intestinal peptide, VIP)等神經(jīng)遞質(zhì)。VIP、Ach均為促進淚腺分泌水和離子的有效刺激因子。針刺或電針后干眼模型兔淚腺組織VIP、Ach濃度較模型組明顯增高,且治療后淚液量分泌作用時間較長,提示針刺或電針可提高 VIP、Ach,可能通過神經(jīng)調(diào)節(jié)促進淚液分泌[61-62]。動物實驗中,電針治療后干眼模型兔淚腺Ach、M3AChR表達顯著升高,p44/p42絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)表達顯著降低[50]。Ach可與膽堿能受體結(jié)合形成M3AChR,激活膽堿能信號通路,而MAPK信號通路的激活參與干眼免疫炎癥的發(fā)生發(fā)展,抑制該信號通路可減輕炎癥反應(yīng),產(chǎn)生神經(jīng)保護效應(yīng)[63],因此電針可能通過調(diào)控MAPK信號通路,促進Ach分泌,發(fā)揮神經(jīng)免疫調(diào)節(jié)作用。此外,JAK2/STAT3信號通路也是重要的神經(jīng)免疫調(diào)節(jié)通路。針刺治療后干眼模型兔淚腺Ach、α7煙堿型Ach受體(nicotinic acetylcholine receptors, nAchR)、JAK2、STAT3表達均顯著升高,提示針刺可能通過上調(diào)Ach和α7nAchR表達,激活其介導(dǎo)的JAK2/STAT3信號傳導(dǎo)通路,進行神經(jīng)免疫調(diào)節(jié)[64]。

5 性激素調(diào)節(jié)機制

眼是性激素作用的靶器官,在淚腺、瞼板腺、結(jié)膜、角膜組織中存在雄激素受體和雌激素受體。性激素水平失調(diào)可引起眼表免疫失衡或直接造成眼表組織、細(xì)胞的病變和功能障礙,導(dǎo)致干眼的發(fā)生發(fā)展[65]。雄激素水平降低可造成瞼板腺、淚腺上皮細(xì)胞萎縮及功能減退,同時引發(fā)免疫炎癥反應(yīng),與干眼發(fā)病關(guān)系較為明確[66]。多項研究表明,針刺可顯著升高干眼患者血清睪酮含量,提示針刺可升高雄激素水平,以緩解眼表損傷[67-68]。雌二醇(estradio, E2)水平受下丘腦-垂體軸的調(diào)節(jié),其升高和降低都會降低雄激素的生物利用度,從而導(dǎo)致干眼[66]。在不同研究中,針刺對干眼患者血清E2的調(diào)節(jié)作用存在差異。圍絕經(jīng)期干眼患者血清E2水平降低,促卵泡激素(follicle-stimulating hormone,FSH)和促黃體生成激素(leuteinizing hormone, LH)水平升高,針刺可顯著升高血清E2水平,降低FSH和LH水平[68-69],但對于干眼患者(年齡43～62歲,性別不限),針刺治療后血清E2反而降低[67]。雖然E2在干眼發(fā)病機制中的作用尚不明確,但針刺上調(diào)雄激素水平作用確切,可通過調(diào)節(jié)機體性激素水平,改善干眼癥狀。

6 小結(jié)與展望

針灸治療干眼療效確切,雖然目前其作用機制尚未完全闡明,但現(xiàn)有研究顯示針灸的作用機制是多靶點且復(fù)雜的,可通過改善眼表結(jié)構(gòu)及功能異常、調(diào)控眼表細(xì)胞凋亡與自噬、抑制全身及眼表免疫炎癥反應(yīng)、促進神經(jīng)遞質(zhì)分泌、神經(jīng)調(diào)節(jié)和性激素調(diào)節(jié)多方面,促進淚液合成與分泌,修復(fù)眼表損傷,恢復(fù)淚膜穩(wěn)態(tài),從多個環(huán)節(jié)入手遏制干眼發(fā)病機制的惡性循環(huán)。免疫調(diào)節(jié)是針灸治療干眼的重要機制,以整體性和雙向性為特點[70]。已有的研究主要集中在針灸調(diào)控炎癥因子表達上,對免疫細(xì)胞功能和炎癥相關(guān)信號通路的研究較為粗淺。根據(jù)本文所述,針灸同時具有免疫調(diào)節(jié)、神經(jīng)調(diào)節(jié)和性激素調(diào)節(jié)作用,但三者之間的聯(lián)系尚不明確。未來,在深入研究針灸三種調(diào)節(jié)機制的基礎(chǔ)上可著眼于針灸對神經(jīng)-免疫-內(nèi)分泌網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控機制,進一步探討其整體效應(yīng)。此外,作為近年來的研究熱點,自噬與免疫、神經(jīng)損傷相關(guān),但在干眼發(fā)病機制中的研究尚處于起步階段。多項研究表明針灸對于自噬具有一定的調(diào)節(jié)作用[71-72]。初步研究發(fā)現(xiàn)電針可提高干眼眼表細(xì)胞自噬水平,進一步研究針灸調(diào)節(jié)自噬對眼表炎癥、神經(jīng)損傷的作用將對闡釋干眼發(fā)病機制,發(fā)現(xiàn)治療新靶點具有重要意義。