針刺改善腦缺血后學習記憶功能機制的研究進展

韓肖華，陳潞婷

腦卒中是單病種致殘率最高的疾病，其高發(fā)病率、高死亡率和高致殘率給社會、家庭和患者帶來了沉重的負擔和巨大的痛苦[1]。而缺血性腦卒中是我國最常見的腦血管疾病之一，發(fā)病率占總卒中的45.5%～75.9%[2]。腦缺血引起的學習記憶功能損害一方面影響患者肢體運動功能的康復效果，另一方面也會嚴重影響患者的生活自理能力，加重家庭和社會的經(jīng)濟負擔。因此，探索針對腦缺血后學習記憶功能障礙的有效治療方法具有重大的臨床意義。

學習記憶功能障礙屬于中醫(yī)學“健忘”、“呆病”、“遺忘”等范疇，針刺治療“呆病”、“健忘”在中醫(yī)學醫(yī)籍早有論述。如《針灸大成》曰：“百會主頭風中風，驚悸健忘，忘前失后，心神恍惚”。近年來，國內(nèi)外大量的研究證實了針刺在改善缺血性卒中臨床癥狀中的作用，其中部分文獻涉及到針刺在改善腦缺血后學習記憶功能作用機制方面的研究，現(xiàn)將其綜述如下。

1 抗氧化應激

在生理條件下，活性氧(reactive oxygen species，ROS)的生成由內(nèi)源性抗氧化劑如超氧化物歧化酶(super oxide dismutase, SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)等控制，處于低水平。然而，腦缺血再灌注后突然過量產(chǎn)生的ROS引起氧化應激，神經(jīng)細胞內(nèi)氧化損傷產(chǎn)物大量堆積，改變了細胞的結(jié)構(gòu)和功能，甚至導致細胞的死亡[3]。ROS產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化的最終產(chǎn)物丙二醛(malonaldehyde, MDA)的水平直接反映脂質(zhì)的含量和程度。而SOD和GSH-Px被認為是自由基的清除劑，它們的表達水平可直接反映腦組織清除自由基的能力。Lin[4]的研究發(fā)現(xiàn)電針干預可以抑制腦缺血再灌注損傷大鼠的氧化應激反應，降低腦組織中MDA的含量，增加SOD和GSH-Px的含量。Lin[4]認為：抑制氧化應激反應可能是電針改善大鼠學習記憶功能的作用機制之一。Liu[5]的研究證實：針刺能顯著上調(diào)多發(fā)性腦缺血大鼠腦組織中SOD和GSH-Px的表達，發(fā)揮抗氧化作用，從而改善大鼠受損的空間記憶能力。侯志濤[6]在永久性結(jié)扎雙側(cè)頸總動脈方法制備缺血性學習記憶障礙模型中，也證實了電針具有相同的治療作用。

2 減輕炎癥反應

神經(jīng)炎癥在神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)病的病理機制中扮演重要角色。激活的膠質(zhì)細胞、少突膠質(zhì)細胞、巨噬細胞等在對抗神經(jīng)炎癥因子的免疫反應中發(fā)揮重要作用。研究表明神經(jīng)炎癥與神經(jīng)系統(tǒng)疾病密切相關(guān)，可導致認知障礙和喪失[7-8]。Yang等[9]的研究發(fā)現(xiàn)電針能改善雙側(cè)頸總動脈結(jié)扎沙鼠的認知功能并減少海馬神經(jīng)炎癥相關(guān)蛋白Toll樣受體4和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)的表達。Han等[10]的研究發(fā)現(xiàn)電針可下調(diào)雙側(cè)頸總動脈結(jié)扎大鼠海馬的白細胞介素1β(interleukin-1β,IL-1β)和TNF-α的表達，上調(diào)白細胞介素6(interleukin-6,IL-6)的表達，發(fā)揮很好的抑制腦缺血后炎癥反應的作用。Liu[11]的研究證實了電針在腦缺血再灌注模型中也具有相同的抗炎效應：電針治療降低了大鼠海馬IL-1β和TNF-α的表達，該研究進一步通過阻斷實驗驗證電針是通過激活α7煙堿型乙酰膽堿受體來介導的抗炎作用。

3 改善突觸超微結(jié)構(gòu)和功能

突觸是大腦學習記憶的生物學基礎(chǔ)，突觸形態(tài)的改變是突觸可塑性的主要反映，與大腦學習記憶密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)：腦缺血后大腦皮層神經(jīng)氈內(nèi)突觸數(shù)目逐漸減少；突觸結(jié)構(gòu)中突觸小泡、線粒體也發(fā)生改變。缺血48小時，突觸小泡減少，甚至消失，突觸前后膜被破壞,典型的突觸結(jié)構(gòu)已不存在[12]。有研究發(fā)現(xiàn)電針可顯著增加腦缺血大鼠海馬CA1區(qū)錐體細胞突觸數(shù)量，改善突觸可塑性，從而改善其認知能力[13-14]。長時程增強(long-term potentiation，LTP)可以改變海馬內(nèi)樹突棘數(shù)量、形狀、大小和亞細胞組成。樹突棘丟失會引起海馬和前額葉皮層的突觸傳遞減少，導致學習和記憶功能障礙。一些研究證實了電針可以增加缺血海馬樹突棘的密度，可能的作用機制包括通過抑制Ras同源成員A(RhoA)的表達[15]， 下調(diào)miR-134調(diào)控突觸LIMK1蛋白磷酸化[14]，增加腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子的表達調(diào)控p250GAP的表達等[16]。

針刺除了具有上述改善突觸超微結(jié)構(gòu)的作用外，還能影響突觸功能傳遞效能。LTP是指條件刺激(一般為短暫的高頻刺激)后，突觸傳遞效率和強度增加幾倍且能持續(xù)數(shù)小時至幾天保持這種增強的現(xiàn)象，被認為是學習記憶的分子基礎(chǔ)。自從1973年學者發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象以來，LTP是被廣泛運用研究學習與記憶細胞機制較為理想的動物模型[17]，可以反映學習和記憶形成的基本突觸機制[18]，是神經(jīng)元功能可塑性的重要表現(xiàn)形式。Jing等[19]運用Morris水迷宮和LTP研究電針對糖尿病大鼠腦缺血后學習記憶能力的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電針可明顯降低水迷宮試驗的潛伏期；增加海馬CAl區(qū)降低的群峰電位(population spikes,PS)波幅和斜率。該文作者認為LTP的變化在電針改善學習記憶效果中發(fā)揮了非常重要作用。Li等[20]的研究也發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)多發(fā)缺血大鼠海馬齒狀回區(qū)受損的興奮性突觸后電位(excitatory postsynaptic potential，EPSP)的斜率顯著下降，針灸治療后大鼠的海馬齒狀回區(qū)fEPSP斜率顯著升高。

1983年學者發(fā)現(xiàn)N-甲基-D-門冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid，NMDA)受體通道復合體在LTP過程中起重要作用，進一步深化了其對LTP在大腦學習記憶中作用的理解。在急性腦缺血缺氧等病理情況下，腦內(nèi)谷氨酸濃度異常升高，NMDA被過度激活，從而產(chǎn)生一系列反應，最終導致神經(jīng)元損傷，使學習記憶能力降低。張茜等[21]的研究發(fā)現(xiàn)電針能改善缺血再灌注大鼠的學習記憶功能，使海馬組織中谷氨酸含量及NMDAR表達明顯降低。Lin等[22]發(fā)現(xiàn)2Hz的電針能逆轉(zhuǎn)大腦中動脈栓塞模型海馬CA1區(qū)異常增高的NMDA亞型NMDAR1，改善受損的LTP，從而改善血管性癡呆的行為學癥狀。韓德雄等[23]的研究證實電針能下調(diào)慢性腦低灌注大鼠海馬JAK2/STAT3 mRNA的表達水平，而JAK/STAT通路參與了海馬天門冬氨酸受體介導的LTP的調(diào)節(jié)，進而改善其認知功能。上述研究表明影響海馬NMDAR的表達可能是電針修復腦缺血模型LTP受損，改善學習記憶功能中重要的環(huán)節(jié)，也為研究針刺改善腦缺血后學習記憶功能提供了一個新的靶點。

4 抗神經(jīng)細胞凋亡

細胞凋亡是指為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細胞自主的有序的死亡。研究表明，缺血性損傷后神經(jīng)元細胞的凋亡與Bcl-2家族和Caspase-3家族的表達變化有關(guān)[24]。凋亡期間發(fā)生的早期細胞變化由Bcl-2蛋白家族介導，包括抗凋亡的Bcl-2蛋白和促凋亡的Bax蛋白，它們是凋亡反應的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑。大量的研究均證實了電針能夠通過調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)蛋白Bcl-2和Bax的表達發(fā)揮抗海馬神經(jīng)細胞凋亡的作用，從而改善學習記憶功能[25-26]。Feng等[27]的研究也證實了上述發(fā)現(xiàn)，并且認為電針是通過抑制NF-κB介導的神經(jīng)細胞凋亡來改善腦缺血再灌注大鼠的認知功能。He等[28]的研究發(fā)現(xiàn)電針預處理可通過 Wnt/β-catenin信號通路來抑制海馬神經(jīng)細胞的凋亡，從而改善學習記憶功能。Bcl-2基因是環(huán)磷酸腺苷反應元件結(jié)合蛋白(cyclic adenosine monophosphate response element binding protein，CREB)的下游靶基因之一，缺血刺激時促進CREB磷酸化，介導了Bcl-2蛋白顯著增加進而發(fā)揮抗凋亡作用。本團隊之前的研究證實了電針可以通過激活CREB信號通路，抑制海馬細胞的凋亡，從而改善腦缺血大鼠的學習記憶功能[29]。侯志濤等[6]的研究證實電針能抑制Caspase-3蛋白的表達，發(fā)揮抗凋亡作用，從而改善缺血大鼠的學習記憶能力。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，針刺干預能有效地改善各種類型腦缺血后學習記憶功能，可能的作用機制包括抗氧化應激、減輕炎癥反應、改善突觸超微結(jié)構(gòu)和傳遞功能、抗細胞凋亡等。這些研究多采用電針干預，綜合了傳統(tǒng)針刺和現(xiàn)代電刺激的方法。選用頻率較高的腧穴包括：百會、神庭、大椎、足三里等，尤其是督脈要穴百會選用頻率最高。因督脈屬于奇經(jīng)八脈之一，上至風府，入屬于腦，總督一身之陽脈，是“陽脈之?！保瑲v代醫(yī)家素有“病變在腦，首取督脈”之說。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有潛在的自我修復能力，成體腦內(nèi)腦室下區(qū)(subventricular zone,SVZ)和海馬齒狀回顆粒下區(qū)(subgranular zone,SGZ)等區(qū)域可終生持續(xù)產(chǎn)生神經(jīng)干細胞。這些內(nèi)源性神經(jīng)干細胞能夠自我更新，具有分化為神經(jīng)元、少突膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞的潛能。在一篇關(guān)于針刺治療在缺血性腦卒中康復中作用機制的綜述中，作者篩選、分析了40篇相關(guān)的基礎(chǔ)研究文獻，認為針刺可以促進內(nèi)源性神經(jīng)干細胞增殖[30]。但是，支撐該觀點的文獻更多的是關(guān)注針刺干預對運動功能恢復的影響，鮮有對學習記憶功能的觀察。針刺治療抗氧化應激、減輕炎癥反應等作用為腦缺血后內(nèi)源性神經(jīng)干細胞的存活創(chuàng)造了條件。針刺治療能否通過激活內(nèi)源性神經(jīng)干細胞增殖，改善新生神經(jīng)干細胞的生存內(nèi)環(huán)境，來促進海馬腦區(qū)神經(jīng)再生，從而改善腦缺血后受損的學習記憶功能？此外，作為非常有前景的細胞治療技術(shù)，外源性的細胞移植治療在如何提高移植細胞在宿主腦內(nèi)存活問題上遇到瓶頸，而針刺治療對于缺血局部內(nèi)環(huán)境的調(diào)節(jié)作用，有可能為移植的神經(jīng)干細胞的存活、增殖、分化為靶細胞并替代死亡的細胞功能創(chuàng)造條件。因此，對于針刺在改善腦缺血后學習記憶功能的作用機制，值得進一步深入的研究。