關(guān)于針刺穴位效應(yīng)啟動的初始調(diào)控機制的探討

趙雪,陳波,郭義

(天津中醫(yī)藥大學(xué)實驗針灸學(xué)研究中心,天津 300193)

穴位是針刺刺激的初始應(yīng)答部位,可以感受針刺的物理刺激并將其轉(zhuǎn)化為可被機體識別的生物學(xué)信息,穴位局部微環(huán)境的變化在信息轉(zhuǎn)換中發(fā)揮著重要作用?；诙嗄暄芯炕A(chǔ),我們認(rèn)為,穴位局部的神經(jīng)、肥大細(xì)胞和一些化學(xué)物質(zhì)與針刺效應(yīng)的初始調(diào)控有關(guān),三者相互作用、相互影響,構(gòu)成了針刺起效的源頭環(huán)節(jié)。

1 穴位微環(huán)境中神經(jīng)、肥大細(xì)胞和化學(xué)物質(zhì)對針刺刺激的應(yīng)答

多年的研究表明,針刺會引起穴位微環(huán)境中神經(jīng)感受器的興奮、細(xì)胞功能的激活和各種相關(guān)化學(xué)物質(zhì)的釋放,這些變化可能與針刺穴位效應(yīng)的啟動有關(guān)。

1.1 針刺刺激可直接或間接地引起針刺部位的相關(guān)神經(jīng)興奮,觸發(fā)啟動神經(jīng)調(diào)節(jié),不同針刺參數(shù)可引起神經(jīng)放電序列編碼的不同組合

穴位形態(tài)學(xué)研究表明,穴區(qū)較非穴區(qū)組織內(nèi)存在有更為密集的感受器、游離神經(jīng)末梢、神經(jīng)束和神經(jīng)叢等神經(jīng)裝置[1]。劉克等[2]通過電生理學(xué)和形態(tài)學(xué)方法研究表明,穴位區(qū)傳入神經(jīng)末梢密度遠(yuǎn)比非穴位區(qū)高,其中臨床常用穴位區(qū)神經(jīng)末梢最為密集,神經(jīng)末梢密集帶沿著經(jīng)脈的走向分布,證實“穴位”是神經(jīng)支配密集的易興奮的皮膚/肌肉-神經(jīng)復(fù)合體。這些特征構(gòu)成了針刺穴位效應(yīng)特異性的組織結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。針刺可引起支配穴位的傳入神經(jīng)電信號發(fā)生變化[3],切斷或采用辣椒素處理傳入神經(jīng)后,可明顯減弱針刺效應(yīng)[4-5],這些研究結(jié)果均表明,支配穴位的傳入神經(jīng)與穴位針刺效應(yīng)關(guān)系密切。

針刺刺激參數(shù)不同可產(chǎn)生不同效果。從神經(jīng)系統(tǒng)角度來看,這與傳入神經(jīng)纖維的類別和神經(jīng)電信息的編碼等特性有關(guān)。由于動作電位是全或無的,即閾下刺激不能引起動作電位的發(fā)放,而一旦達(dá)到閾刺激或閾上刺激,引起的動作電位一般不會影響電位幅度,而只會對放電的頻率模式和時間模式產(chǎn)生影響。神經(jīng)系統(tǒng)是以離散的動作電位放電序列進(jìn)行信息的表達(dá)和傳遞[6],不同信息就包含在這些動作電位的組合和序列中,我們此前承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金重點基金(2006—2009,編號 50537030),應(yīng)用非線性動力學(xué)方法(如熵、分岔、復(fù)雜度、混沌特性分析等)分析不同針刺手法引起的神經(jīng)動作電位編碼序列的差別,結(jié)果表明,針刺引起的脊髓背根神經(jīng)電信號具有混沌特性;不同針刺手法引起的外周傳入神經(jīng)的動作電位編碼不同,有其各自特征[7]。

1.2 穴位處肥大細(xì)胞豐富,針刺可引起針刺部位肥大細(xì)胞脫顆粒,觸發(fā)啟動一系列反應(yīng)

早期研究發(fā)現(xiàn),肥大細(xì)胞密度在腧穴區(qū)明顯高于非穴區(qū),經(jīng)脈線上的肥大細(xì)胞也相對豐富,且經(jīng)穴區(qū)肥大細(xì)胞代謝更為旺盛[8-9]。

針刺作為物理性刺激刺入機體后,施行提插或捻轉(zhuǎn)手法,會引起穴位局部組織的肌梭提拉或旋轉(zhuǎn),造成輕微的損傷,這種刺激可使針刺部位的肥大細(xì)胞被激活,使肥大細(xì)胞脫顆粒。復(fù)旦大學(xué)的研究者應(yīng)用膜片鉗單通道電流記錄技術(shù),證明了力、熱、光等刺激因素對肥大細(xì)胞膜上相關(guān)離子通道(如TRPV2通道、Cl﹣通道)的調(diào)控作用,在機械力的作用下,通道電流增加,參與調(diào)節(jié)肥大細(xì)胞脫顆粒和胞內(nèi)Ca2﹢濃度[10]。

肥大細(xì)胞脫顆粒后釋放一些化學(xué)介質(zhì),其中 P物質(zhì)、組織胺、5-羥色胺、緩激肽等活性物質(zhì)可進(jìn)一步觸發(fā)一系列反應(yīng)[11]。如P物質(zhì)等神經(jīng)遞質(zhì)可觸發(fā)神經(jīng)活動;組織胺、緩激肽等能擴(kuò)張毛細(xì)血管及微靜脈,使血管內(nèi)皮基底膜暴露,血管通透性增強,炎性介質(zhì)滲出,表現(xiàn)為一定程度的炎性反應(yīng)。這種炎性反應(yīng)可能是針刺效應(yīng)產(chǎn)生的始動環(huán)節(jié)之一[12]。

1.3 針刺可引起穴位局部的化學(xué)物質(zhì)變化,這些化學(xué)物質(zhì)變化及由此激發(fā)的反應(yīng),可能構(gòu)成了穴位效應(yīng)啟動的重要環(huán)節(jié)

20世紀(jì)80年代至今,隨著醫(yī)用化學(xué)傳感器等現(xiàn)代檢測手段的不斷進(jìn)步,已有大量研究從化學(xué)角度來探索穴位針刺效應(yīng)的生物學(xué)基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn),穴位處存在鈣離子或鈣元素的富集;針刺穴位可引起穴位處的Ca2﹢、K﹢、Na﹢等化學(xué)物質(zhì)發(fā)生特異性變化;阻斷穴位處 Ca2﹢、K﹢、Na﹢等離子活動可使針刺的臟腑效應(yīng)下降[13-16]。

2010年,美國羅徹斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)中心 Nanna Goldmanden等在《Nature Neuroscience》發(fā)表的文章,報道了針刺穴位局部的腺苷在針刺鎮(zhèn)痛中的作用。研究證實,針刺可引起腺苷和ATP代謝物的釋放,直接注射一種腺苷A1受體激動劑能復(fù)制針刺止痛效應(yīng)。在腺苷受體被敲除的小白鼠中,針刺止痛無效。更有意義的是,通過調(diào)控腺苷的濃度可調(diào)控針刺效應(yīng),研究者將一種叫做脫氧柯福霉素的抗癌藥物作用于機體,該藥可使組織消除腺苷的難度變得更大。結(jié)果是該化學(xué)物質(zhì)戲劇性地增強了針刺的治療效果,使肌肉中積累的腺苷增加到近原來的 3倍,而有效作用持續(xù)時間也延長到3倍以上[17]。該報道引發(fā)了對針刺起效初始環(huán)節(jié)的普遍關(guān)注。2 穴位局部的神經(jīng)-肥大細(xì)胞-相關(guān)化學(xué)物質(zhì)相互作用,可能構(gòu)成了針效啟動的初始調(diào)控因素

根據(jù)相關(guān)研究資料積累和我們多年研究工作基礎(chǔ),我們認(rèn)為,針刺作為一種刺激,會引起針刺局部微環(huán)境中神經(jīng)感受器的興奮、細(xì)胞功能的激活和各種相關(guān)化學(xué)物質(zhì)的釋放,微環(huán)境中神經(jīng)-肥大細(xì)胞-相關(guān)化學(xué)物質(zhì)相互作用、相互影響,構(gòu)成了針效啟動網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和調(diào)控因素,使針刺信號得以啟動并級聯(lián)放大,進(jìn)而發(fā)揮整體調(diào)節(jié)作用。依據(jù)如下。

現(xiàn)代生理學(xué)研究已經(jīng)證明,創(chuàng)傷性刺激作用于機體,會引起刺激部位相關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的變化,如神經(jīng)感受器的興奮、細(xì)胞功能的激活和各種相關(guān)化學(xué)物質(zhì)的釋放等。神經(jīng)生理學(xué)的研究認(rèn)為,針刺亦是一種創(chuàng)傷性物理刺激。因此,針刺作用于機體,同樣可引發(fā)針刺部位的相關(guān)應(yīng)答反應(yīng),而這些反應(yīng)很可能構(gòu)成針刺起效過程中的啟動環(huán)節(jié),并最終影響針刺效應(yīng)。

現(xiàn)已研究表明,肥大細(xì)胞-神經(jīng)-相關(guān)化學(xué)物質(zhì)三者密切相關(guān),相互影響,其復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系在針效啟動機制中可能起著重要作用。

西安醫(yī)科大學(xué)的張保真[18]及德國 Humboblt大學(xué)的研究小組發(fā)現(xiàn)在小鼠皮膚中存在肥大細(xì)胞-神經(jīng)聯(lián)合點,且對神經(jīng)纖維類型有高度的選擇性。肥大細(xì)胞與神經(jīng)末梢之間的“突觸樣”連接為實現(xiàn)針刺在肥大細(xì)胞與神經(jīng)纖維之間的信息傳遞提供了解剖學(xué)基礎(chǔ)。一方面當(dāng)針刺作用于神經(jīng)末梢而非肥大細(xì)胞時,可以刺激神經(jīng)末梢釋放P物質(zhì),P物質(zhì)可作用于鄰近的肥大細(xì)胞,使其釋放組胺、肝素、白三烯等物質(zhì);另一方面當(dāng)針刺作用于肥大細(xì)胞而非神經(jīng)末梢時,肥大細(xì)胞可以釋放組胺和 P物質(zhì)等,這些物質(zhì)又可作用于局部的神經(jīng)末梢和血管,使神經(jīng)末梢和血管發(fā)生相應(yīng)的變化。也就是說,不論刺激的是肥大細(xì)胞還是神經(jīng)末梢,最終針刺效應(yīng)信息都會在肥大細(xì)胞與神經(jīng)之間相互傳遞。

3 研究設(shè)想與當(dāng)前研究結(jié)果

針刺穴位效應(yīng)啟動的初始調(diào)控過程可能涉及多個環(huán)節(jié)和眾多物質(zhì)。如前所述,在針效啟動機制的研究中,已經(jīng)開展了一些工作,獲得了一些有價值的、值得進(jìn)一步探索的實驗資料,但還存在著一些問題。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)針刺可引起穴位處相關(guān)神經(jīng)、肥大細(xì)胞、相關(guān)化學(xué)物質(zhì)的變化,但既往的相關(guān)研究多為單一因素的研究,各項研究之間還沒有建立起相互聯(lián)系、相互影響的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)概念,缺少系統(tǒng)的歸納和規(guī)律的提煉;當(dāng)前的研究尚未從針效啟動環(huán)節(jié)中探索出切實有效的針效調(diào)控方法,還不能應(yīng)用于臨床,對提高針刺療效缺乏指導(dǎo)意義。

基于上述兩個問題,我們提出如下的研究設(shè)想。一是將穴位局部微環(huán)境的改變與針刺效應(yīng)結(jié)合起來,以臟腑效應(yīng)作為針刺效應(yīng)的指標(biāo),建立針刺穴位-臟腑效應(yīng)的動物模型,在此平臺上開展研究。在肯定針刺引起臟腑效應(yīng)的前提下,采用相應(yīng)實驗技術(shù),分別觀察針刺穴位后局部肥大細(xì)胞功能狀態(tài)、支配穴位的傳入神經(jīng)誘發(fā)電位,及相關(guān)化學(xué)物質(zhì)的應(yīng)答變化,以研究三者在針刺起效中的作用。二是在肯定上述三個變量與針效相關(guān)的基礎(chǔ)上,調(diào)控其中某一變量,觀察對另外兩個變量及針刺效應(yīng)的影響(如使用肥大細(xì)胞膜穩(wěn)定劑或激活劑,調(diào)節(jié)肥大細(xì)胞的功能,觀察對神經(jīng)放電、化學(xué)物質(zhì)釋放和針刺效應(yīng)的影響;阻斷或激活相應(yīng)化學(xué)物質(zhì)或其受體的功能,觀察對神經(jīng)放電、肥大細(xì)胞狀態(tài)和針刺效應(yīng)的影響),將研究采集到的海量數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊等智能學(xué)習(xí)方法,對目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘,并以針灸學(xué)及生物信息學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的知識和模式為指導(dǎo),對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析,全面挖掘整理數(shù)據(jù)信息,尋找規(guī)律,綜合分析指標(biāo)間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系,依據(jù)控制理論的思想,建立可描述針刺穴位效應(yīng)啟動的動態(tài)調(diào)控模型。三是對模型進(jìn)行深入分析,對挖掘出的知識進(jìn)行評估,形成知識庫,尋求數(shù)據(jù)中隱藏的規(guī)律性,并反過來指導(dǎo)實驗,再返回數(shù)據(jù),優(yōu)化改進(jìn)數(shù)學(xué)模型,從而探尋針刺效應(yīng)的有效調(diào)控模式,為提高針灸應(yīng)用水平提供依據(jù)。

在此研究思路的指導(dǎo)下,我們已經(jīng)開展了 Ca2﹢與肥大細(xì)胞[19]、組織胺與肥大細(xì)胞[20]、P物質(zhì)與肥大細(xì)胞[21]、Ca2﹢與傳入神經(jīng)(背根神經(jīng))[22]之間的相關(guān)性研究,在前三項研究中均同時觀察了針刺效應(yīng)。當(dāng)前研究結(jié)果表明,絡(luò)合穴區(qū)Ca2﹢,拮抗穴區(qū)組織胺、P物質(zhì)后,會引起針刺效應(yīng)的喪失或減弱,且穴區(qū)皮膚、肌肉處肥大細(xì)胞脫顆?，F(xiàn)象減弱;穴位注射組織胺具有針刺樣作用,穴位注射 SP可促進(jìn)穴區(qū)肥大細(xì)胞脫顆粒[16,20-21];Ca2﹢濃度降低對針刺放電的頻率、波幅有所影響,對于針刺電信息的產(chǎn)生與傳導(dǎo)有明顯的影響?？梢?穴位局部的化學(xué)物質(zhì)、肥大細(xì)胞、傳入神經(jīng)之間有著復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系,并與針效啟動的初始調(diào)控有關(guān)。

因此,建立針刺穴位治療臟腑疾病的實驗研究平臺,以針刺穴位處的神經(jīng)-肥大細(xì)胞-相關(guān)化學(xué)物質(zhì)為切入點,系統(tǒng)深入研究針刺效應(yīng)初始調(diào)控機制,可望在針刺作用原理研究方面取得實質(zhì)性進(jìn)展。同時,明確針刺效應(yīng)的初始調(diào)控機制,可通過影響相關(guān)調(diào)控環(huán)節(jié)提高針刺療效,探索一種新的針效調(diào)控模式,提高針灸應(yīng)用水平,促進(jìn)針灸更好地推廣發(fā)展。

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