針刺防治腦缺血再灌注損傷的分子機制研究進(jìn)展

·綜述·

針刺防治腦缺血再灌注損傷的分子機制研究進(jìn)展

馮喜蓮沈梅紅

(南京中醫(yī)藥大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，江蘇南京210023)

關(guān)鍵詞〔〕腦缺血再灌注損傷；針刺；分子機理研究；綜述

中圖分類號〔〕R245.3〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕A〔

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目(81373748);江蘇省科技支撐計劃資助項目(BE2010769)

通訊作者：沈梅紅(1970-),女,教授,碩士生導(dǎo)師，主要從事針灸防治老年病機制研究。

第一作者：馮喜蓮(1987-),女,碩士,主要從事針灸防治腦血管病及其機制研究。

腦缺血可以導(dǎo)致腦細(xì)胞損傷，恢復(fù)腦缺血區(qū)的血供后，在一定程度上反而加重缺血性腦損傷，使腦細(xì)胞死亡數(shù)量進(jìn)一步增加，加重病情，這一病理過程稱為腦缺血再灌注損傷(CRI)。CRI的具體機制尚不完全明了，可能與氧自由基產(chǎn)生增加、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、鈣超載、興奮性氨基酸的興奮毒性作用有關(guān)。針刺可以改善腦缺血再灌注紊亂的病理機制。

1抗氧應(yīng)激作用

CRI發(fā)生時可出現(xiàn)明顯的氧化應(yīng)激現(xiàn)象，生成大量自由基：缺血可導(dǎo)致大量的次黃嘌呤的產(chǎn)生，黃嘌呤氧化酶產(chǎn)生增多，在無氧的情況下，黃嘌呤氧化酶活性很低，而再灌注時氧分子大量涌入，黃嘌呤氧化酶活性激增，次黃嘌呤很快被氧化成尿酸，同時產(chǎn)生大量超氧陰離子，使得自由基大量產(chǎn)生；CRI過程中吞噬細(xì)胞呼吸爆發(fā)也可產(chǎn)生大量氧自由基；另外線粒體電子傳遞鏈?zhǔn)軗p和兒茶酚胺代謝也是產(chǎn)生自由基的來源；一氧化氮合成酶(NOS)參與了CRI過程中自由基的釋放。自由基的化學(xué)性質(zhì)很活潑，極易造成細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷和功能代謝障礙。氧自由基是介導(dǎo)CRI的重要因素之一〔1〕。正常情況下，產(chǎn)生的氧自由基被超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化酶(GSH-Px)和過氧化氫酶(CAT)清除，谷胱甘肽(GSH)、維生素C和維生素E也可以參與自由基的去毒反應(yīng)，在CRI中，上述防御機制遭到破壞，使氧自由基進(jìn)一步產(chǎn)生，過量的自由基可以導(dǎo)致脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸過度氧化，導(dǎo)致細(xì)胞死亡〔1〕。

針刺可以起到抗氧應(yīng)激的作用。研究發(fā)現(xiàn)，不同時機介入“醒腦開竅”針刺法可不同程度調(diào)節(jié)血清及腦組織SOD活性水平，增強氧自由基代謝，有效改善腦CRI引起的缺血性損傷，進(jìn)而對損傷腦組織起到一定保護(hù)作用，且發(fā)病后3h內(nèi)的介入療效最佳〔2〕。電針、眼針不同針刺形式都可以提高SOD含量，發(fā)揮抗氧化作用〔3，4〕。CAT是一種氧化還原酶，生物學(xué)功能是催化細(xì)胞H2O2分解，防止過多H2O2對細(xì)胞的危害，具有非常重要的保護(hù)作用〔5〕。針刺保肝護(hù)腦對CRI大鼠的治療效果較單純頭穴針刺更為顯著，其治療機制與促進(jìn)肝臟CATmRNA表達(dá)相關(guān)〔6〕。GSH對抗氧自由基、維持體內(nèi)氧化還原平衡具有強大的抗氧化、抗炎、抗氧化應(yīng)激以及保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞的功能。電針〔7〕百會、大椎穴可明顯增加局灶性CRI大鼠大腦皮層γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-GCS)蛋白及其mRNA表達(dá)，提示電針可促進(jìn)機體GSH系統(tǒng)清除受損神經(jīng)元的氧自由基紊亂，保護(hù)大腦神經(jīng)細(xì)胞。血紅素氧合酶(HO)-1為機體抗氧化體系的重要組成部分，HO-1及其代謝產(chǎn)物能有效地清除活性氧，發(fā)揮抗氧化應(yīng)激的作用〔8〕。電針治療后保肝護(hù)腦針法組血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)水平明顯降低血清HO-1和肝組織HO-1 顯著升高〔9〕。

2抑制炎癥反應(yīng)

炎癥反應(yīng)在CRI的病理生理中起著重要作用。腫瘤壞死因子(TNF)-α是機體內(nèi)最主要的炎性介質(zhì)之一，可以通過促凝血、增加內(nèi)皮細(xì)胞通透性及誘導(dǎo)黏附分子、其他炎性介質(zhì)表達(dá)，加重CVRI〔1〕。電針、眼針治療能夠拮抗TNF-α生成，使炎癥反應(yīng)程度和腦組織損傷程度減輕〔10，11〕。針刺督脈經(jīng)穴可能通過抑制CRI后TNF-αmRNA的過度表達(dá)減少細(xì)胞凋亡〔12〕。白介素(IL)-1β主要通過白細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞黏附而激發(fā)炎癥反應(yīng)。電針預(yù)處理可以下調(diào)皮質(zhì)、紋狀體炎癥因子IL-1β的表達(dá)，可能緩解CRI〔13〕。醒腦開竅針刺法降低了大鼠CRI后大腦皮層異常升高的IL-1RI、TNFR-1mRNA的表達(dá)，且該作用隨時間的延長而更為明顯〔14〕。IL-6在CRI中起雙重作用，即參與腦缺血損傷又在一定程度上保護(hù)神經(jīng)元免受缺血損傷。針刺能升高大鼠CRI后血清中IL-6含量，對缺血組織起到抗損傷、促修復(fù)的作用〔15，16〕。細(xì)胞間黏附分子(ICAM)-1在CRI中的作用是通過白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的黏附來實現(xiàn)的，這種細(xì)胞間的黏附導(dǎo)致血管堵塞，發(fā)生無復(fù)流現(xiàn)象，加重缺血性損傷。眼針、電項針療法可能通過下調(diào)腦組織ICAM-1 表達(dá)改善大鼠CRI的作用〔17，18〕。趨化因子配體(CXCL)2是炎癥趨化因子，其相應(yīng)的受體CXC趨化因子受體(CXCR)2主要表達(dá)于炎性細(xì)胞的表面。當(dāng)CXCL2 與其受體CXCR2 結(jié)合后會促進(jìn)炎癥反應(yīng)，加重腦缺血的損傷，一方面電針可通過抑制與CXCR2 和CXCL2 的有關(guān)炎性反應(yīng)促進(jìn)移植的脂肪基質(zhì)細(xì)胞(ADSC)在腦缺血區(qū)的存活和遷移〔19〕；另一方面，增多的ADSC通過分化為神經(jīng)元細(xì)胞和分泌上調(diào)神經(jīng)生長因子表達(dá)來促進(jìn)神經(jīng)再生。轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB及其共活化物多聚腺苷酸二磷酸核糖聚合酶(PARP) 高表達(dá)能夠促進(jìn)腦缺血損傷炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致腦損傷加重。電針聯(lián)合ADSC移植促進(jìn)腦缺血大鼠神經(jīng)功能恢復(fù)作用優(yōu)于單獨治療組，其機制可能與電針下調(diào)炎癥遞質(zhì)NF-κB和PARP的表達(dá)，抑制炎性反應(yīng)，促進(jìn)移植ADSC遷移和存活有關(guān)〔20〕。髓樣細(xì)胞分化因子88(MyD88) 屬于Toll/IL-1R家族和死亡結(jié)構(gòu)域(DD) 家族成員，MyD88 顯性失活突變可以抑制這條表達(dá)炎性因子的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，相反，MyD88 過度表達(dá)可以激活NF-κB，進(jìn)而發(fā)生“瀑布式”炎癥反應(yīng)。眼針可以抑制腦皮層組織中MyD88 的表達(dá)〔21〕?；|(zhì)金屬蛋白酶(MMP)可以損傷血管壁，導(dǎo)致腦水腫，參與白細(xì)胞的遷移，促進(jìn)炎癥反應(yīng)，還可以損傷血腦屏障。研究表明，電針可能通過降低MMP-2 的表達(dá)，保護(hù)血腦屏障，減少腦水腫，從而保護(hù)腦組織〔22〕。MMP-9 下調(diào)可能是頭針療法拮抗CRI的分子機制之一〔23〕。

3抑制細(xì)胞凋亡

Survivin是目前發(fā)現(xiàn)的抑制細(xì)胞凋亡的最強基因抑制因子，它可以促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖，抑制其凋亡。電針療法可有效減輕缺血腦組織的病理損傷，其作用機制可能與增加缺血腦組織SurvivinmRNA的表達(dá)有關(guān)〔24〕。Bcl-2 與Bax相互作用共同參與程序性細(xì)胞凋亡過程。Bcl-2可以維持線粒體外膜的完整性，Bax通過協(xié)助線粒體釋放細(xì)胞色素C而促進(jìn)細(xì)胞的程序化凋亡，Bcl-2基因的過度表達(dá)可以抑制因腦缺血缺氧引起的自由基生成、細(xì)胞內(nèi)鈣超載等造成的細(xì)胞死亡〔1〕。電針治療、針刺結(jié)合亞低溫可抑制TNF-α、Bax的表達(dá)，提高Bcl-2的作用，從而對抗大腦缺血所致的細(xì)胞凋亡〔25〕。Livin作為一種新發(fā)現(xiàn)的凋亡抑制蛋白(IAP)能夠干預(yù)細(xì)胞凋亡線粒體通路，發(fā)揮抑制細(xì)胞凋亡的作用。半胱氨酸蛋白酶(Caspase)是IL-1β轉(zhuǎn)換酶樣蛋白酶，是細(xì)胞凋亡程序中一類關(guān)鍵的同源Caspase，參與腦缺血的細(xì)胞凋亡機制，Caspase的激活是細(xì)胞凋亡最后實施的共同通路〔1〕。電針聯(lián)合ADSC移植促進(jìn)腦缺血大鼠神經(jīng)功能恢復(fù)作用優(yōu)于單獨治療組，其機制可能與電針通過上調(diào)海馬區(qū)Livin表達(dá)，下調(diào)Caspase-3表達(dá)，抑制移植的ADSC凋亡有關(guān)〔26〕。Caspase-8是介導(dǎo)兩條主要凋亡途徑的關(guān)鍵性的酶，凋亡信號傳遞至Caspase-8 可使之活化，從而啟動凋亡的級聯(lián)反應(yīng)。針刺督脈經(jīng)穴可減少細(xì)胞凋亡，抑制Caspase-8 的過度表達(dá)〔27〕。cPLA2 作為體內(nèi)重要的Ca2+依賴性水解酶，特異性水解膜磷脂釋放花生四烯酸等脂性炎癥介質(zhì)，使膜結(jié)構(gòu)和功能改變，使腦細(xì)胞損害；即早基因中c-fos和c-jun基因是兩種轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，細(xì)胞凋亡通路上c-fos和c-jun基因表達(dá)，不僅參與神經(jīng)細(xì)胞信息傳遞、生長、分化和損傷修復(fù)，且在腦缺血再灌注后遲發(fā)性神經(jīng)元死亡中起重要環(huán)節(jié)〔1〕。大鼠腦損傷時，針刺能明顯抑制cPLA2、c-fos和c-jun蛋白表達(dá)，并能降低神經(jīng)細(xì)胞凋亡〔28〕。

4拮抗鈣超載

鈣超載被認(rèn)為是缺血性神經(jīng)細(xì)胞凋亡、壞死的關(guān)鍵因素，Ca2+超載是神經(jīng)細(xì)胞死亡的最后共同途徑。腦缺血時，許多原因可以引起Ca2+向細(xì)胞內(nèi)內(nèi)流，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+增加，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+級聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞的最終死亡〔1〕。研究表明，醒腦開竅針刺能有效下調(diào)缺血區(qū)的Ca2+，同時還提示在缺血后針刺治療效果越早越好〔29〕。鈣調(diào)蛋白(CaM)鈣信號系統(tǒng)的參與可以加重神經(jīng)元損傷。電針可減輕腦缺血再灌注大鼠大腦神經(jīng)元的損傷，促進(jìn)損傷修復(fù)，這一作用可能與其影響缺血再灌注后CaM信號有關(guān)，從而進(jìn)一步降低CaM的蛋白表達(dá)，減輕神經(jīng)細(xì)胞的損傷〔30〕。

5抑制興奮性氨基酸(EAA)毒性作用

腦缺血缺氧時，大量的EAA持續(xù)強烈地作用于細(xì)胞膜上的N-甲基-D-天門冬氨酸(NMDA)受體，導(dǎo)致Ca2+引起神經(jīng)元損傷。而神經(jīng)元壞死后小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生更多谷氨酸，作用于NMDA受體而產(chǎn)生更大的神經(jīng)毒性作用〔1〕。電針通過調(diào)節(jié)腦缺血再灌注受損側(cè)海馬組織神經(jīng)細(xì)胞NR2A與NR2B的異常表達(dá)，發(fā)揮對神經(jīng)元的保護(hù)作用〔31〕。NR2A的激活可促進(jìn)神經(jīng)元的再生，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用；NR2B介導(dǎo)自由基連鎖反應(yīng)，產(chǎn)生興奮性毒性，促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞凋亡。

6促進(jìn)血管新生

血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(VEGF)在腦缺血中發(fā)揮雙重作用，即參與腦缺血腦損害，又對腦缺血組織具有保護(hù)作用。VEGF可以增加血管通透性，促使病變組織微血管內(nèi)血漿外滲，導(dǎo)致組織水腫。在腦缺血早期，VEGF在維持或恢復(fù)內(nèi)皮細(xì)胞的完整性中起重要作用〔1〕。電針能通過促進(jìn)腦局灶性缺血再灌注大鼠腦組織內(nèi)VEGF的表達(dá)，有效改善大鼠局灶性腦梗死后的神經(jīng)功能〔32〕。針?biāo)幗Y(jié)合能更有效促進(jìn)VEGF的表達(dá)，減輕缺血缺氧對神經(jīng)細(xì)胞的損傷〔33〕。采取電針聯(lián)合高壓氧治療相對于單獨采用電針或高壓氧治療，可以更有效地改善肢體運動功能，減少腦梗死灶的體積，并通過促進(jìn)血管生成素1(Ang-1)及Tie-2 的表達(dá)，減弱內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，促進(jìn)神經(jīng)功能的恢復(fù)〔34〕。Ang及其受體Tie調(diào)節(jié)通路是調(diào)節(jié)血管生成的重要信息途徑，其成員之一Ang-1通過與其內(nèi)皮特性酪氨酸激酶受體Tie結(jié)合，可以消除或減弱多原因誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞凋亡〔35〕，從而減輕血管滲漏，促進(jìn)新生血管內(nèi)皮細(xì)胞向梗死灶生長。堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)是一種多肽性成纖維細(xì)胞絲裂原，對內(nèi)皮細(xì)胞具有趨化性，刺激內(nèi)皮細(xì)胞釋放基底膜降解酶，上調(diào)血管內(nèi)皮細(xì)胞β1整合素表達(dá)，增強內(nèi)皮細(xì)胞的黏附、識別、遷移功能，促進(jìn)新血管形成。bFGF不僅能在損傷早期直接刺激血管新生，還能誘導(dǎo)VEGF合成，兩者在血管新生過程中起協(xié)同促進(jìn)作用。電針可增強腦缺血大鼠腦內(nèi)bFGF的表達(dá)，同時降低ES的表達(dá)，可能為電針促進(jìn)腦缺血大鼠缺血區(qū)血管新生的機制之一〔36〕。凝血酶敏感蛋白(TSP)-1是近年來發(fā)現(xiàn)血管新生的重要抑制物。有研究發(fā)現(xiàn)，電針可以與下調(diào)TSP-1mRNA的表達(dá)，促進(jìn)腦缺血區(qū)的血管的重建〔37〕。

7小結(jié)

針刺防治CRI的分子機制，從抗氧應(yīng)激、抑制炎癥反應(yīng)、抗細(xì)胞凋亡、拮抗鈣超載、抑制興奮性氨基酸的神經(jīng)毒性作用以及促進(jìn)血管再生方面進(jìn)行了闡釋，從多方面、多環(huán)節(jié)、多途徑方面體現(xiàn)了針灸作用的綜合調(diào)整作用，同時表明了針灸作用的良性、雙向性的特點。

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〔2015-01-19修回〕

(編輯李相軍)