逆灸對心肌缺血再灌注損傷預防性保護作用及其影響因素的研究進展

汪意,張亞男,楊莉,鄧紅,劉健

(1.天津中醫藥大學第一附屬醫院,天津 300193;2.國家中醫針灸臨床醫學研究中心,國家中醫藥管理局腦病針刺療法重點研究室,天津市針灸學重點實驗室,天津 301617;3.天津醫科大學總醫院,天津 300052)

近年來,缺血性心臟病是嚴重威脅人類健康的疾病之一。心肌缺血再灌注損傷(myocardial ischemia reperfusion injury, MIRI)是心肌缺血再灌注后出現的一種病理現象,是血運重建過程中不可避免的損傷[1]。中醫學上根據其胸悶、心痛、氣短等臨床表現將其歸屬于“胸痹”“心痛”“心悸”等范疇。有研究表明艾灸可作為一種腦缺血預處理手段,可誘導腦缺血耐受[2],提示“艾灸預處理”現象客觀存在并真實有效[3],因此近年來對其在改善心肌缺血方面的研究逐漸增多。動物實驗[4]和臨床研究[5]均表明艾灸預處理具有保護MIRI的作用,有其臨床應用價值。故對相關研究進行梳理,歸納逆灸對MIRI保護作用機制以及影響逆灸療效的相關因素,現綜述如下。

1 逆灸與治未病

“逆灸”一詞首次出現在東晉范汪的《范汪方》,明代高武在其著作《針灸聚英》中解釋為“無病而先針灸曰逆”“逆,未至而迎之也”。古人所稱的逆灸即為現代所說的艾灸預處理。逆灸治療MIRI的手段與現代醫學治療MIRI所運用的“預處理”比如運動預處理[6]、遠端缺血預處理[7]和針刺預處理[8]都是一種預防性措施,因此逆灸治療MIRI可以算是“治未病”的一種重要手段。“治未病”的本質是激發正氣,拒邪于外;目的是調和陰陽,達到陰平陽秘。逆灸的目的和效應與其類似,就是想要激發機體潛在的調節陰陽的本能,激發機體內源性保護機制,保持內環境的穩態以達到預防疾病的目的[9]。

2 逆灸相關內源性保護機制

近年來,諸多研究表明逆灸對MIRI的保護效應機制,是通過預艾灸刺激相應的腧穴,使機體產生應激反應,激發機體潛在的內源性保護機制,從而增強心臟對隨后長時間心肌缺血的抵抗力與耐受力。

2.1 逆灸調控氧自由基

心肌缺血再灌注過程中,缺血區會產生大量的氧自由基(oxygen free radical, OFR),目前認為 OFR的產生是MIRI的重要因素和途徑。一氧化氮(nitric oxide, NO)是生物活性相對較高,但穩定性較低的自由基。NO限速酶(nitric oxide synthase, NOS)與其生成密切相關。劉衛星等[10]研究發現溫針灸預處理能明顯提高NO、NOS活性,減小缺血再灌注大鼠心肌的梗死面積,表明溫針灸預處理的保護效應與抗自由基損傷直接相關。相關實驗[11]亦發現艾灸預處理對缺血再灌注心肌的保護作用,與提高內源性保護物質NO、NOS活性和含量有關。超氧化物歧化酶(super oxide dismutase, SOD)是氧自由基的主要清除酶,研究[12]發現溫和灸預處理能明顯提高 SOD活性,增強心肌抗氧化能力,保護MIRI幼鼠心功能。以上研究表明艾灸預處理通過提高心肌抗氧化能力,增強機體清除自由基的功能,從而減輕缺血再灌注造成的心肌損傷。

2.2 逆灸改善血管內皮功能

再灌注時血管內皮細胞分泌NO減少,而ET的產生增加,導致血管強烈收縮,加重了心肌細胞的損傷[13]。內皮功能失調與MIRI關系密切,內皮素(endothelin,ET)作為最強的縮血管物質,與心肌缺血再灌注關系密切。王超等[14]研究發現艾灸預處理能減少缺血再灌注損傷大鼠血漿 ET含量、血清肌酸激酶(creatine kinase, CK)含量,增強心肌組織HSP70的表達,提示逆灸保護心肌損傷與改善血管內皮功能有關。

2.3 逆灸與效應蛋白

熱休克蛋白(heat shock protein, HSP)即效應蛋白是生物體在應激狀態特別是高溫誘導下或病理狀態下產生的一組應激蛋白,是所有生物學中最高度保守的蛋白之一[15]。其中HSP70與MIRI聯系緊密,研究表明HSP70可通過抗氧化[16]、抗炎性反應[17]或抗凋亡[18]等發揮保護心肌的作用。諸多研究[14,19-21]發現艾灸預處理可促進 HSP70的表達和合成,減輕缺血再灌注對心肌造成的損傷。此外,研究[14,19]發現艾灸預處理后HSP70的表達強于電針預處理,可能是艾灸溫熱刺激使HSP70表達更為敏感,側面反映出逆灸的應用價值。

2.4 逆灸與縫隙連接蛋白

縫隙連接蛋白(connexin, Cx)是縫隙連接(gap junction, GJ)的基本單位,其中縫隙連接蛋白43(connexin 43, Cx43)是心臟Cx家族中最豐富的成員,Cx43的正常表達對于心臟發育、電耦聯的心肌細胞活性和心肌功能的協調至關重要[22]。研究[23]表明心室心肌中的Cx43的表達水平與MIRI密切相關。周丹等[24]研究發現艾灸預處理可使心肌細胞 Cx43表達增高,相關作用機制可能是通過增加心臟 Cx43的表達,參與心肌電耦聯和代謝耦聯,實現保護心肌的目的。

2.5 逆灸與抗凋亡

心肌細胞凋亡是MIRI的基本病理過程,因此抑制細胞凋亡可有效改善心肌缺血損傷[25]。B淋巴細胞瘤-2(B-cell lymphoma-2, Bcl-2)和BAX是調控細胞凋亡的兩個重要基因,二者的比值被稱為細胞凋亡的“分子開關”[26],常用來反映細胞凋亡的程度。研究[27]發現艾灸預處理后MIRI大鼠心肌細胞中,抑凋亡基因Bcl-2 mRNA表達增多,促凋亡基因BAX mRNA表達減少,表明逆灸可通過增加內源性抗凋亡物質起到心肌保護作用。有研究[28-29]也發現,艾灸預處理能降低凋亡標志因子Caspase-3的蛋白表達及mRNA含量,增加Bcl-2的蛋白表達及mRNA含量。另外有實驗研究[30]表明艾灸預處理保護心肌與增加心肌細胞抗凋亡基因 C-fos mRNA表達有關。此外,趙明中等[31]發現心肌缺血再灌注時Fas及FasL基因參與了MIRI的發病機制,其蛋白陽性表達細胞的分布與心肌凋亡細胞的分布趨勢一致。林海波等[32]通過研究證實艾灸預處理保護心肌可能是通過下調 Fas/FasL“死亡受體通路”,抑制心肌細胞凋亡來實現的。以上研究表明艾灸預處理可通過刺激MIRI大鼠心肌細胞產生抗凋亡物質,減少細胞凋亡,增強心肌組織對缺血的耐受性,從而達到保護心肌的目的。

2.6 逆灸與自噬

自噬是受到嚴格調控的細胞內分解代謝過程[33],是一種高度保守的自我保護機制。微管相關蛋白1輕鏈3(microtubules associated protein 1 light chain 3, LC3)是自噬膜上的標記蛋白,是反映自噬是否激活的重要標志。LC3主要分為Ⅰ型和Ⅱ型,當自噬發生時,細胞內 LC3-Ⅰ就會向LC3-Ⅱ轉化,因此 LC3-Ⅱ/Ⅰ比值是判斷細胞自噬狀態的重要指標。自噬相關蛋白Beclin-1是自噬關鍵調節劑,是調控自噬活性的關鍵蛋白[34]。研究發現艾灸預處理能下調MIRI大鼠心肌細胞中 LC3-Ⅱ蛋白表達,降低 LC3-Ⅱ/Ⅰ比值[35-36],下調 Beclin1蛋白的表達[35],調節心肌細胞自噬進而發揮對MIRI的預保護作用。白樺等[37]研究發現麥粒灸預處理能有效降低缺血再灌注心肌梗死面積,并表明該保護效應與自噬相關,通過促進缺血期自噬發生,抑制再灌注期自噬過表達進而減輕 MIRI,提示調節自噬水平維持自噬穩態對于抗MIRI至關重要。

3 影響逆灸療效的因素

逆灸本質上是艾灸的一種治療方法的體現,因此影響逆灸療效的因素包括有穴位的選擇,施灸劑量以及介入時機的把控。

3.1 穴位的選擇

不同的穴位通過其不同的作用機制,以及單穴或多穴效應而達到共同的保護心肌的目的。內關穴是手厥陰心包經之絡穴,中醫學認為心包位于心臟之外,心臟為君,心包能代君受邪,即“心胸內關謀”;內關穴又是八脈交會穴之一,通于陰維脈,所謂“陰維為病苦心痛”,因此內關穴以其與心與心包的聯系可治療心臟疾患。目前研究亦表明內關穴是治療心血管疾病最常選用的穴位,有較高的臨床應用價值,而本文所引用的文獻也大多是通過艾灸內關穴來研究逆灸對 MIRI的保護作用。膻中穴位于胸部兩乳頭連線中點處,連于心系,為心包募穴,大量臨床研究[38]報道也證實膻中可改善心肌缺血。相關實驗[39]表明艾炷灸膻中、膈俞兩穴可通過益氣活血法預處理對心肌缺血再灌注損傷起到抑制作用。艾灸預處理內關和膻中穴亦可通過抗心肌細胞凋亡進而保護心肌[27,30]。此外,關元、足三里[12]、心俞、列缺、夾脊穴等[40]也可實現對缺血心肌的保護。但在諸多穴位中,內關、膻中穴常作為逆灸治療 MIRI首選穴位,而穴位比較研究未見報道,值得探討。

3.2 灸量

灸效的產生主要需要艾灸的溫熱刺激,其中灸量是關鍵,而決定有效灸量的核心是施灸頻次或灸時。有研究[28-29]按灸時將艾灸預處理分為艾灸預處理 5 d組和艾灸預處理10 d組,艾條灸每次20 min,每日1次,結果發現艾灸10 d在緩解MIRI引起的心肌細胞凋亡方面優于艾灸5 d。亦有研究按施灸頻次進行分組,即艾灸預處理日1次組和艾灸預處理日2次組,艾條灸每次30 min,連灸7 d,結果發現在調控MIRI大鼠心肌細胞相關凋亡基因Bcl-2 mRNA、BAX mRNA[27]以及C-fos mRNA[30]方面,艾灸預處理日 2次組更能有效預防性保護心肌,提高心肌抗凋亡,達到預處理目的。綜合以上,可看出施灸天數多、施灸頻次高,逆灸可實現對缺血心肌較好的保護作用,但施灸天數、頻次達到多少為最佳,目前有關此問題的對比研究相對較少,還有待進一步研究。白樺[41]按施灸天數(1 d、2 d、3 d、4 d、5 d和7 d)將麥粒灸預處理組分為6組,結果發現麥粒灸4～7 d能有效降低心肌梗死面積,其中以4 d為最佳。因此,不同的施灸方式達到最佳灸量的時間不一,而有關施灸方式的對比研究仍需要進一步探討。

3.3 介入時機

選擇恰當的介入時機將會對抵御疾病的發生或減輕疾病損傷程度至關重要[42]。劉衛星等[10]在溫針灸預處理之后,依據不同時間間隔(0.5 h、1.5 h和 3 h)對大鼠行缺血再灌注造模,結果發現相較于間隔 3 h,間隔0.5 h和1.5 h心肌缺血再灌注后NO、NOS活性增強,心肌梗死面積減少,提示溫針灸預處理對缺血再灌注大鼠的心肌保護作用具有時間間隔性。另外有實驗研究[14]發現艾灸預處理對缺血再灌注心肌細胞具有延遲相保護作用。譚成富等[19]通過多時相(0 h、24 h和48 h)的對比分析,結果發現艾灸預處理發揮心肌保護效應在24 h和48 h更為明顯,可能與該時刻心肌組織HSP27及HSP70表達增強有關。亦有研究[32]表明艾灸預處理可在48 h這一延遲時相抑制心肌細胞凋亡實現對再灌注損傷心肌的保護。以上研究結果與心肌缺血預適應(ischemic preconditioning, IPC)的兩個“作用窗”保護效應形式大體一致,即第一時間窗(早期相)是在預處理刺激后立即出現,并持續 1～3 h;第二時間窗(延遲相)是在預處理刺激后的12～24 h出現,并持續48～96 h[43]。而延遲性保護效應比即刻保護更具有臨床意義[44],建議逆灸的介入時機應在缺血再灌注之前的24～48 h為宜,但目前關于此方面的研究尚少,需要今后進行更多的實驗加以證明,并對時相加以更為細致的劃分,通過對比觀察不同時相對心肌保護效應的差異,得出最佳介入時機。

4 討論

綜合以上,逆灸治療MIRI是通過激發心臟潛在的內源性保護機制,達到保護心肌的目的,具體體現在調控氧自由基、改善血管內皮功能、調節效應蛋白和縫隙連接蛋白、抗凋亡和調控自噬等方面。同時艾灸預處理的保護效應也體現出中醫“治未病”的特色和優勢。此外,影響艾灸預處理療效的相關因素如灸量、介入時機、穴位選擇等亦是至關重要,不容忽略。

目前逆灸治療MIRI的研究仍存在一些不足之處。第一,穴位的選擇是影響療效的因素之一,但既往研究缺少對穴位特異性及其規律的探討,影響了對最佳穴位的選擇。第二,目前逆灸治療MIRI的研究大多集中在機理探討上,缺乏相關臨床研究,因此臨床效果有待進一步驗證。第三,在逆灸治療 MIRI機理探究方面,比較單一,大多是從單個機制方面加以探討,缺少作用靶點之間的相互聯系,仍需要更進一步的研究,為逆灸在MIRI的預防和治療應用上提供更堅實的實驗基礎。因此,針對以上不足之處,在今后的研究中可從以下幾個方面入手。對不同穴位或其組合進行比較研究,著重穴位特異性的探討,以期尋得最佳穴位或其組合;開展相關臨床研究,可通過對比觀察逆灸前后心肌缺血患者在癥狀體征、心電圖、心肌酶等方面的變化,探究逆灸在臨床運用上的實用性,但如何使逆灸更合理化應用于臨床仍值得深究;對一些發揮逆灸效應的相關因子、蛋白、基因等開展系統研究,從多靶點、多水平、多通道上探究其內在聯系。

綜上所述,目前艾灸預處理對于防治MIRI仍具有很大的學術研究和進步空間,需要繼續深入探討,并將逆灸治未病思想與臨床運用更好地結合,為防治缺血性心肌病提供新的思路。