針刺抗卒中后痙攣的通路研究進展

孫天祎,馬良宵,2,母杰丹,張洲,錢旭

(1.北京中醫藥大學,北京 100029;2.國家中醫藥管理局針灸特色療法評價重點研究室,北京 100029)

肌痙攣是卒中患者最常見的并發癥之一,嚴重降低了患者的自主生活能力。據統計,中國每年新增約200萬例卒中患者,其中有50%～70%遺留各種后遺癥,后遺癥以運動功能障礙為主[1],而肌痙攣是導致運動功能障礙的重要原因之一[2]。現代醫學治療卒中后痙攣的方法主要包括外科手術、藥物療法、肌內效貼等[3],但其潛在的手術并發癥、毒性反應和皮膚過敏反應等不良反應不容忽視。針刺療法治療卒中后痙攣歷史悠久、療效確切[4],且以激發人體自我調節功能為主,安全性較高,但針刺抗卒中后痙攣效應的機制尚未完全明確。針刺作為一種體表刺激療法,其效應機制是神經系統各層面綜合作用的結果[5],而針感作為針刺起效的前提,也需要眾多傳導通路的協同作用[6-7]。卒中后痙攣是腦損傷導致的運動障礙,現代醫學與中醫學理論均在一定程度上認為其源于機體結構完整性和功能平衡性的破壞,病理機制涉及中樞神經系統、外周肌肉以及聯絡二者的相關傳導通路,如果僅觀察局部某種物質而不研究完整的通路則會導致中間環節的缺失。因此,將各個環節串聯起來的通路研究對明確針刺抗卒中后痙攣的潛在機制具有重要意義。目前,針刺抗卒中后痙攣效應機制研究大多集中在針刺對作用靶點效應指標的影響,而較少關注針刺信號從傳入到傳出所經過的完整路徑。本文歸納分析了與針刺抗卒中后痙攣潛在機制相關的各個通路,以期為后續可能進行的其完整通路研究提供參考,同時為卒中后痙攣的治療方案優化提供理論依據。

1 卒中后痙攣源于機體結構完整性和功能平衡性的破壞

卒中后痙攣中醫學多以經筋病論屬,可歸為“筋病”和“痙證”的范疇。中醫學認為,脈絡通利、氣血流暢、陰陽平衡是形體活動自如的前提,如果病邪阻遏了經絡,使人體陰陽失衡,氣血不能暢達于肢體,則筋骨關節失于濡養,最終發為痙攣。正如葉天士在《臨證指南醫案》中所言“肢體拘攣……氣充血盈,脈絡通利,則病可痊愈”。

卒中后痙攣的發病機制可能與神經傳導異常、信號轉導異常和反射異常等相關。卒中發生時經常會損傷下行性傳導通路皮質脊髓束和皮質網狀束,進一步導致卒中后痙攣時則與網狀脊髓束的興奮性異常升高密切相關[8]。興奮性與抑制性神經遞質的動態平衡要靠相關信號傳導通路的結構功能維系,神經遞質作用失衡被廣泛認為是卒中后痙攣的潛在原因[9-11],這種失衡會進而引發神經系統興奮性和抑制性信號的異常。此外,牽張反射亢進在卒中后痙攣中也起著重要的作用[8,12]。

經絡系統聯系著人體的上下內外各部,但經絡的本質目前尚未完全明確。然而,可以肯定的是,經絡是有一定物質基礎的功能現象,其中不乏各種通路發揮作用。針刺治療時強調的“通其經脈”“調其氣血”或“脈氣通利”均指的是讓機體恢復完整流暢的功能活動,這與疾病相關通路的結構完整性和功能平衡性有著密切的聯系。

2 針刺抗卒中后痙攣通路研究現狀

針刺治病的關鍵在于調和陰陽,使機體達到“陰平陽秘”的狀態,這與現代醫學調節機體多通路興奮抑制平衡來恢復機體正常生理狀態的原理有所契合。針刺效應涉及機體多層次、多靶點信息流的整合與交互[13],其潛在機制與神經-內分泌-免疫調節網絡密切相關[14],而這個網絡在很大程度上就是各個傳導通路、信號通路、反射通路的復合體。經脈是遍布人體的通路,在針刺干預中起著指導作用,其循行路線與節段性神經支配存在高度一致性[15]。同時,針刺起效與軀體-交感反射密切相關,針刺作為一種體表刺激療法可激活交感神經通路,從而對同神經節段的內臟器官或其他相關部位產生調節效應[15-18]。針刺對大腦網絡、神經核團、反射中樞等功能單元和神經纖維具有調節作用,同時也可影響細胞因子、神經遞質、激素等信號分子和受體通道的活性與表達。因此,根據卒中后痙攣的發病機制以及針刺療法的效應特點,本文將針刺治療卒中后痙攣的相關通路大致分為傳導通路、信號通路和反射通路 3類,以對其潛在生物學機制進行歸納分析。

2.1 傳導通路

傳導通路又稱神經通路,是神經系統內傳導某種特定信息的通路,按照信息傳導方向可分為上行性(感覺性)和下行性(運動性)兩種,由各級神經元組成。此外,中樞神經系統內還存在環行傳導通路來實現中樞之間的交流協作。針刺作用于局部穴位,感覺信號可沿上行傳導通路到達中樞,中樞對刺激信息進行整合后,其發出的指令再經下行傳導通路到達靶標,從而發揮針刺治療效應。可見,針刺效應的發揮可能以相關傳導通路為基礎;反觀,針刺對各傳導通路也可能具有調節作用。

從上行傳導通路來看,針刺上肢伸肌肌群和針刺陽經穴對腦梗死患者上肢肌痙攣的療效相似,可興奮Ⅰ類感覺傳入纖維,調節脊髓運動環路內中間神經元和運動神經元的興奮性,使癱瘓肌肉產生自主收縮,重新建立癱瘓肌與其拮抗肌之間的平衡,從而改善肌張力[19]。從下行傳導通路來看,針刺陽明經穴可減輕卒中患者皮質脊髓束的損傷程度,增加其腦部刺激興奮的脊髓運動神經元的比例[20-21],醒腦開竅法還可加強對腦內固有運動傳導通路的刺激[22],進而促進神經功能恢復而解除肢體痙攣。從環行傳導通路來看,針刺陽陵泉穴可增強卒中后運動障礙患者大腦皮質與受損白質之間以及受損白質束連接的皮質之間的信號聯絡[23],此外,全身配穴針刺還可改變下縱束、下額枕束和上縱束等腦區聯絡纖維束的功能活動[21],從而有助于患者運動功能的恢復。上述研究提示,針刺對部分上行、下行和環形神經通路均分別有調節作用,而針刺不同部位對整體運動環路的調節作用還有待于進一步研究。

2.2 信號通路

信號通路是細胞受體接收細胞外分子信號并做出綜合性應答的過程,在機體各項生理功能中發揮了重要作用。細胞外分子信號有多種不同的類型,包括細胞因子、生長因子、激素、神經遞質以及其他小分子化合物。信號通路研究能夠深入闡釋針刺效應的物質基礎及分子機制。目前,針刺抗卒中后痙攣相關機制研究主要集中于抑制性神經遞質和興奮性神經遞質在各個層面的生成與表達上,并以提高抑制性神經遞質含量,降低興奮性神經遞質含量,最終促進二者平衡為主要趨勢[24-27]。與神經遞質相關的受體通路也得到了較多的關注。針刺大鼠“陽陵泉”穴可通過激活大腦皮層缺血區KCC2-GABAA信號通路來降低腦卒中大鼠的肌痙攣程度,且恢刺法比常規針刺的療效更優[27]。鉀氯共同轉運體亞型 2(K﹢-Cl﹣cotransporter isoform 2,KCC2)調控的神經元氯離子穩態機制是γ-氨基丁酸(gamma-amino butyric acid, GABA)通過與 GABAA受體結合發揮抑制性遞質作用從而緩解痙攣的前提和關鍵環節。在卒中后痙攣模型大鼠體內,醒腦開竅針刺法能夠激活mTOR-EAAT2信號通路[28],興奮性氨基酸轉運體2(excitatory amino acid transporter 2, EAAT2)可降低谷氨酸(glutamic acid, Glu)在突觸間隙的積累從而減輕 Glu造成的神經元興奮毒性作用,同時哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)水平的改變影響著EAAT2的表達與功能。針刺大鼠陽陵泉和曲池穴可上調大腦皮質中腦源性神經營養因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)和酪氨酸蛋白激酶受體 B(tyrosine kinase receptor B, TrkB)的表達水平[29],二者結合后可促進 GABA的表達釋放,從而改善大鼠神經功能,緩解肢體痙攣。

針刺的神經保護作用與針刺抗卒中后痙攣的效應機制也有一定關聯。眼針可激活Keap1-Nrf2/ARE信號通路[30],該通路對卒中后細胞內氧化還原平衡狀態的維持有重要影響,可進一步調控谷胱甘肽過氧化物酶、超氧化物歧化酶等下游因子,從而發揮抗細胞凋亡、抗炎癥反應損傷、抗氧化應激的效應。PI3K/Akt信號通路是細胞存活的關鍵環節,在腦缺血損傷中會受到抑制,針刺曲池和足三里穴可緩解上述抑制,從而抑制腦細胞凋亡[31]。針刺百會和風府穴可激活p38 MAPK/CREB信號通路以響應腦缺血后的細胞外凋亡刺激和細胞內氧化應激[32],針刺還可激活與腦源性神經營養因子相關的其他信號通路[33],進而改善腦組織缺血損傷,促進肢體功能的恢復。作為細胞間通訊第二信使的環腺苷酸和環鳥苷酸[34],作為調節中樞興奮性重要物質的多巴胺及其受體[35],作為磷脂酰肌醇信號通路關鍵環節的三磷酸肌醇和二酰基甘油[36],均在針刺抗卒中后痙攣的過程中發揮了重要作用。此外,電針百會可作用于miR-181b/PirB/RhoA/GAP43軸,通過調節表觀遺傳變化從而促進腦卒中康復[37]。

2.3 反射通路

牽張反射又稱肌梭反射,是目前被認為與卒中后痙攣病理機制關系最為密切的反射通路。針刺腿部諸穴可通過皮膚-肌梭反射,提高感受器對牽拉刺激敏感性,從而降低肌張力[38]。與緊張性牽張反射不同,H反射是一種由電刺激誘發的單突觸反射,可用來對脊髓前角α運動神經元興奮性及整個反射通路上感覺及運動纖維功能狀態進行電生理評估,從而反映肌痙攣狀態。研究[39]發現,電針環跳、殷門、脊中和至陽穴可對H反射產生抑制效應,降低運動神經元的過度興奮。神經遞質、神經營養因子等均影響著神經元的興奮性,明確反射亢進的物質基礎及分子機制將有助于進一步闡明針刺抗痙攣的效應機制。

3 思考與展望

3.1 針刺抗卒中后痙攣的選穴部位與通路機制探討

針刺作用于外周體表穴位,除了對穴位局部組織產生影響,其效應的發揮也需要神經體液網絡等多環節參與,進而實現對靶器官或組織的調節,這種外周-中樞-靶標的信息傳遞過程是針刺發揮作用的基本模式。針刺治療卒中后痙攣取穴以四肢部和頭面部為主[40],與其根本病因在腦而病位在肢體有關。中醫學認為,肢體痙攣的病機為陰陽失調所致的陰陽緩急不同。從解剖學來看,卒中后上肢痙攣主要表現為屈肌痙攣伸肌無力,與“陽緩陰急”基本一致;下肢則為伸肌痙攣屈肌無力,因下肢屈肌伸肌分布并未完全與陰陽經循行一致,故既有“陽緩陰急”也有“陰緩陽急”。針灸臨床治療卒中后痙攣的肢體取穴多樣,有以陽經或拮抗肌取穴為主,如上肢的曲池、手三里、合谷等穴,下肢的陽陵泉、足三里、懸鐘等穴;也有結合三陰交等陰經穴位進行治療,均顯示了較好的療效,尚未有高級別證據支持哪種選穴方法更優[20-23]。

鑒于臨床研究要充分考慮患者受益,故多數針灸抗卒中后痙攣的臨床研究均是多穴位組合的干預方案。而動物實驗類機制研究為我們了解不同穴位的起效機制提供了可能,越來越多針刺實驗研究為闡明針刺效應的完整作用途徑,更關注單穴或單一部位穴位的效應機制[18,41]。目前針刺抗痙攣通路機制研究中,穴位選擇多為陽經或拮抗肌所在穴位,如同時針刺上肢曲池穴和下肢足三里穴[31],單獨針刺下肢陽陵泉穴[27]。基于針刺多靶點多環節調控的特點,這些研究僅僅關注了針刺刺激對缺血腦組織 PI3K/ Akt[31]、KCC2-GABAA

[27]等不同信號通路的影響,尚未對針刺不同穴位后針刺信號如何從外周傳入中樞,進而影響痙攣肌肉這一相對完整的通路進行深入研究。而近期一項關于在痙攣肌肉注射神經營養因子3(neurotrophin-3, NT3)緩解皮質脊髓束損傷后上肢痙攣的實驗[42]研究,采用逆行示蹤技術結合脊髓 H反射,從外周傳入到頸髓運動環路闡釋了 NT3抗痙攣的起效通路,該研究思路可作為針刺不同穴位抗卒中后痙攣起效機制中通路研究的借鑒,以進一步精確闡明針刺效應的作用途徑。而簡化干預因素,采用單穴或單一刺激部位在此類通路機制研究中則顯得尤為重要。

3.2 針刺對腦干網狀結構及網狀脊髓束的調節作用不容忽視

腦干在卒中后痙攣中的作用越來越被研究者所認可,起源于腦干網狀結構的網狀脊髓束的過度興奮也被認為是引發卒中后痙攣的原因所在[8,11]。腦干是連接中樞神經系統和外周肢體運動的重要橋梁,對于牽張反射至關重要[43]。腦干網狀結構是一個重要的皮層下整合中心,在這里源自于皮層的指令信息會被整合并經由網狀脊髓束等通路傳送到相應的骨骼肌,從而實現對肌張力和肢體運動的調節[44-45]。針刺治療卒中后痙攣的療效已得到了臨床實踐的廣泛驗證[46-48],但其潛在機制與腦干網狀結構以及網狀脊髓束是否存在關聯還有待于進一步研究。此外,針刺對網狀脊髓束起止部相關信號通路的影響也有待于探索。

3.3 針刺對肌肉本身固有結構的改變有利于痙攣的緩解

卒中后痙攣被廣泛認為是一種由腦損傷導致的神經性病變,因此其相關研究多圍繞著中樞神經系統展開。然而,痙攣組織本身固有結構的改變也是加重卒中后痙攣的重要原因[11,49]。研究發現,痙攣患者受累肌肉中Ⅰ型肌纖維的比例顯著上升[50-51],而肌張力亢進緩解時Ⅰ型纖維比例下降[52]。肌肉長期處于短縮狀態會導致連續肌節數量減少[53]以及結締組織比例增多[54],從而提高肌肉對被動運動的抵抗力[55]以及肌肉紡錘體伸展的敏感性[56]。恢刺法在施術時要圍繞穴位反復多向透刺以達到對局部組織的刺激作用,對于緩解卒中后痙攣的療效比常規針刺更好[26],這可能與恢刺法在更大范圍與程度上刺激痙攣肌肉進而改變其結構有關。

3.4 研究針刺抗卒中后痙攣效應機制應注意的問題

針刺效應機制是一個完整又復雜的回路,既有外周向中樞的信息輸入,也有中樞向靶標的信息輸出[57],同時也有針刺作用局部的生理變化。然而,目前大多數針刺效應機制研究僅觀察了中樞到靶標輸出過程中局部某種物質或現象的變化,對于針刺信息傳遞的完整通路很少進行探討,尤其是外周信號輸入中樞的途徑和方式,使得針刺效應機制研究的中間環節普遍缺失。針刺在抗卒中后痙攣的過程中能夠調節腦部 GABA和Glu的含量同時緩解大鼠肌痙攣狀態已被多個研究[24,26-27]所證明,然而在此過程中針刺信息如何到達腦部、腦部指令如何到達痙攣肌肉以及關鍵環節的信號轉導途徑等通路相關問題均尚未完全明確。因此,今后針刺抗卒中后痙攣效應機制研究應以貫穿外周-中樞-靶標為目的,深入探討針刺抗卒中后痙攣過程中可能影響到的中樞和外周通路。

此外,傳導通路、信號通路和反射通路是3種不同的研究角度,互相協同配合形成較為完整且立體的生理框架。反射是最基本的神經活動,而傳導通路是反射通路的重要組成部分。各個細胞之間的信息傳遞是通過信號通路來實現的,神經遞質等信號分子的含量變化和位置移動會影響到腦細胞的功能活動,進而影響到神經傳導和反射。卒中后痙攣發生時,中樞神經系統內抑制性神經遞質的表達降低與牽張反射亢進關系密切[58],網狀脊髓束抑制效應的解除也在牽張反射亢進中發揮了重要作用[59]。可見,在針刺抗卒中后痙攣機制研究中將3種不同角度的通路聯系在一起進行整體性研究是十分必要的。

4 總結

隨著針灸學科的日益國際化,針刺效應機制研究逐漸成為了針灸臨床和科研協同進步的重要策略,相關通路機制的完善將有利于針灸的現代化與科學化應用。目前,針刺抗卒中后痙攣效應機制相關通路研究存在的主要問題在于研究技術的局限以及中間環節的缺失。此外,針刺治療卒中后痙攣選穴和刺法多種多樣,不同干預部位與方式可能激活不同通路,要依據相應結構基礎和刺激特點選取最適宜的通路,采用神經示蹤、電生理、分子探針等現代技術進行系統研究。明確針刺抗卒中后痙攣作用的具體通路,將有助于針對性地提高治療卒中后痙攣的有效性。