孫忠人，田洪昭，徐思禹，趙健宏，欒逸先，張文釗，尹洪娜

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學，黑龍江 哈爾濱 150040; 2.黑龍江中醫(yī)藥大學附屬第二醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150001)

每年有多達50萬人罹患脊髓損傷(Spinal cord injury,SCI)，對于他們來說，傷害將會改變一生，脊髓是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的組成部分,周圍神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)纖維從它發(fā)出，向肌肉和器官傳遞信號，使人們能夠運動、感覺到熱和疼痛，但與周圍神經(jīng)不同，中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后很難恢復[1]。所以對于脊髓損傷后的治療一直是醫(yī)學界的難題。但中醫(yī)治療體現(xiàn)了特殊優(yōu)勢，電針廣泛應用于多種疾病的輔助治療，尤其是脊髓損傷等神經(jīng)系統(tǒng)疾病。但其分子生物學機制并不十分明確。綜述近年學者們對電針治療脊髓損傷的實驗機制研究文獻，總結電針治療SCI的分子生物學機制，綜述如下。

1 電針促進神經(jīng)修復

1.1 促進軸突再生

1.1.1 電針抑制軸突生長抑制因子表達 在抑制神經(jīng)軸突生長中，幾種髓鞘成分，包括Nogo-A(Nogo-66)、少突膠質細胞髓鞘糖蛋白(OMgp)和髓鞘相關糖蛋白(MAG)的細胞外結構域，通過相同的Nogo受體(NgR)發(fā)揮作用[2]。研究證明電針在治療脊髓損傷時降低Nogo-A、NgR、OMgp的表達[3-4]，說明電針可以抑制軸突生長抑制因子的含量，從而促進神經(jīng)元軸突的生長，進而改善大鼠后肢的運動功能。

1.1.2 電針減少膠質瘢痕的形成 膠質瘢痕的主要細胞成分是反應性星形膠質細胞(以膠質原纖維酸性蛋白GFAP為主要標志物)。膠質瘢痕是軸突再生的物理和分子屏障，抑制損傷軸突再生，并已成為脊髓損傷再生研究的重要靶標[5]。BMP-2是骨形態(tài)發(fā)生蛋白，能夠增強星型膠質細胞的增生，促進膠質瘢痕的形成，抑制神經(jīng)再生并阻止神經(jīng)功能的恢復。研究發(fā)現(xiàn)電針降低脊髓損傷GFAP和BMP-2表達量，改善大鼠運動功能[6-7]。

1.1.3 電針促進軸突再髓鞘化 SCI后會出現(xiàn)軸突脫髓鞘的病理改變，促進軸突再髓鞘化有利于修復神經(jīng)纖維的傳導功能，促進損傷脊髓的修復。少突膠質細胞分泌的髓鞘堿性蛋白(Myelin basic protein，MBP)是軸突再髓鞘化的重要蛋白。電針能升高損傷脊髓細胞MBP表達，增進軸突再髓鞘化，改善大鼠運動功能[8]。

1.2 促進神經(jīng)元再生

1.2.1 電針促進神經(jīng)干細胞分化 在成年哺乳類動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，神經(jīng)干細胞(Neuralstem cells，NSCs)在受損情況下具有分化功能，可分化成神經(jīng)元[9]。電針可促進SCI后骨髓間充質干細胞(MSCs)的分化和神經(jīng)纖維的再生，使神經(jīng)纖維再生和部分功能恢復[10]。巢蛋白(nestin)是神經(jīng)干細胞標志性蛋白。電針可以升高巢蛋白的表達，促進神經(jīng)干細胞的分化和運動功能的恢復[6]。

1.2.2 電針促進神經(jīng)元的生長 生長相關蛋白43(GAP-43)是參與神經(jīng)元生長和突觸再生的胞膜磷酸蛋白質，是中樞神經(jīng)再生的標志性蛋白。電針促進GAP-43表達增高可以促進錐體再生和突觸形成，重建神經(jīng)傳導通路[11]。

2 電針抑制細胞凋亡

細胞凋亡的形態(tài)變化包括染色質凝聚，核膜破裂，細胞皺縮和細胞表面附近的小泡囊體的形成，稱為凋亡小體[12]。神經(jīng)細胞凋亡是脊髓繼發(fā)性損傷病理機制之一[13]，抑制神經(jīng)元細胞凋亡可有效促進損傷脊髓恢復。李曉寧等[14]研究發(fā)現(xiàn)，夾脊電針可以在治療3天時明顯抑制大鼠脊髓損傷后的神經(jīng)細胞凋亡，且隨著治療時間的增加抑制凋亡的作用越明顯，大鼠后肢運動功能也隨著治療時間的增加而明顯恢復。有學者研究,電針能通過增加抗凋亡蛋白Bcl-2的表達、抑制促凋亡蛋白Caspase-3、Bax、PARP的表達，從而抑制脊髓神經(jīng)元細胞的凋亡[15]。尹洪娜等[16-17]研究夾脊電針可以抑制內質網(wǎng)應激相關因子Caspase-12、CHOP，從而抑制細胞凋亡。

3 電針改善損傷區(qū)域微環(huán)境

3.1 電針抑制炎癥反應

在脊髓繼發(fā)性損傷階段浸潤性白細胞(嗜中性粒細胞和巨噬細胞)和先天免疫細胞(小膠質細胞和星形膠質細胞)活化引起損傷區(qū)全面炎癥級聯(lián)反應。這些炎癥細胞大量釋放促炎細胞因子(IL-1、IL-6、TNF-α、IFN-γ等)和趨化因子(CXCL1，CXCL12等)，導致軸突和神經(jīng)元的損傷[18]。巨噬細胞/小膠質細胞是脊髓損傷部位的重要效應細胞。根據(jù)細胞表面標記可將巨噬細胞分為M1亞型和M2亞型，CD86和CD206分別針對M1和M2亞型。M1型巨噬細胞在創(chuàng)傷急性反應過程中通過增加吞噬功能和釋放促炎細胞因子(如白細胞介素1L-1β、IL-6和TNF-α)，促進天然免疫，清除損傷部位的外來微生物和傷口碎片。M2型巨噬細胞表現(xiàn)出組織修復特性并減弱促炎細胞因子的產(chǎn)生，促進抑炎因子1L-10的分泌[19-21]。在脊髓損傷中，炎癥免疫反應可以說是一把雙刃劍，對于M1和M2型巨噬細胞尤其如此，一般來說，M1是有害的，而M2是保護性的。調節(jié)M1和M2巨噬細胞的極化可能影響炎癥應答[22-23]。電針可以抑制M1巨噬細胞極化，顯著降低CD86的表達,抑制促炎因子IL-1、IL-6、TNF-α的分泌，促進M2型巨噬細胞的極化，顯著升高CD206的表達，促進抑炎因子IL-10的分泌，減輕炎癥反應[24]。危險信號是許多常見炎癥疾病的標志，這些刺激可以激活細胞內天然免疫信號受體NLRP3，一旦激活，NLRP3就開始組裝炎性體，導致半胱氨酸蛋白酶-1(caspase-1)介導的白細胞介素-1β(IL-1β)細胞因子家族的蛋白水解活化，并誘導炎性細胞凋亡性細胞死亡[25]。有研究表明NLRP3炎性體是小鼠脊髓繼發(fā)性損傷的重要原因[26]。而夾脊電針可以降低NLRP3的表達，改善損傷脊髓區(qū)的微環(huán)境，利于大鼠運動功能恢復[27]。

3.2 電針抑制興奮性氨基酸毒性

谷氨酸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的主要興奮性遞質，當其在突觸間隙中的濃度異常增加時可能產(chǎn)生細胞損傷[28]，在脊髓損傷時，興奮性神經(jīng)遞質谷氨酸被釋放并保留在突觸間隙中，引起突觸后神經(jīng)元中的鈣進入和去極化，這些神經(jīng)元持續(xù)暴露于興奮性毒性狀態(tài)[29]。N-甲基-D-天門冬氨酸(N-methyl-D-aspartate，NMDA)受體是一種離子型谷氨酸受體，其過度刺激增強細胞內鈣濃度和神經(jīng)元興奮性毒性[30]。Tu WZ等[31]應用督脈電針減低脊髓損傷后NMDA 受體亞單位NR1和NR2蛋白表達，減輕神經(jīng)元興奮性氨基酸毒性，促進大鼠后肢功能恢復。

3.3 電針抑制脂質過氧化反應

脊髓損傷后，活性氧簇(ROS)大量積聚，清除能力不足，過量的活性氧簇啟動不飽和脂肪酸級聯(lián)反應，破壞神經(jīng)元細胞膜，稱為脂質過氧化反應。其中丙二醛(MDA)是過氧脂質的代謝產(chǎn)物, 超氧化物歧化酶(SOD)是自由基的清除劑。電針降低MDA的含量、升高SOD的含量，從而抑制脊髓組織的脂質過氧化反應[32]。

3.4 電針促進神經(jīng)營養(yǎng)因子分泌

神經(jīng)營養(yǎng)因子是一類與伸進元存活密切相關的蛋白質，神經(jīng)營養(yǎng)因子被鑒定為神經(jīng)元存活的啟動子，但人們認識到它們對神經(jīng)元發(fā)育和功能的許多方面都有調節(jié)作用，包括突觸形成和突觸可塑性。在哺乳動物中表達4種神經(jīng)營養(yǎng)因子：神經(jīng)生長因子(Nerve growth factor,NGF)、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(Brain-derived neurotrophic factor，BDNF)、神經(jīng)營養(yǎng)蛋白-3(NT-3)和神經(jīng)營養(yǎng)蛋白-4(NT-4)[33]。脊髓損傷后神經(jīng)元受損，因此，神經(jīng)營養(yǎng)因子和脊髓損傷功能恢復密切相關[34]。督脈電針對NT-3、NGF和BDNF有上調作用[34-35]，證明電針可以促進神經(jīng)營養(yǎng)因子分泌，防止脊髓組織神經(jīng)元的大量死亡，有利于大鼠后肢功能康復。

表1 電針作用機制及相關因子變化

3.5 電針增加血流量，改善微循環(huán)

血小板活化因子(PAF)在SCI時大量增加，促進損傷區(qū)和臨近組織微血管血栓的形成，同時刺激微血管收縮，導致血流量的減少[36]。王延雷等[37]研究督脈電針抑制PAF的釋放，促進脊髓血流量增加，修復損傷脊髓，吳永剛等[38]研究在脊髓損傷早起，損傷區(qū)脊髓血流量(SCBF)逐漸下降，24 h后逐漸恢復，應用夾脊電針治療后，在2 h、4 h、8 h時明顯增加損傷區(qū)血流量，在4 h時最為明顯，說明電針在SCI后2～8 h影響脊髓血流量。

3.6 電針促進自噬流

自噬流包含了整個自噬過程，包括了自噬結構的形成，底物向溶酶體的運送，以及底物的降解和大分子物質釋放回細胞質的整個流程[39]。LC3-II是自噬體的標記蛋白，p62是一種銜接蛋白，可將泛素化的蛋白導向自噬體進行降解。隨著p62與其蛋白一起降解，當自噬通量增加時，其蛋白質水平降低；相反，當自噬流被抑制時，p62水平增加。急性挫傷SCI大鼠LC3-II和p62的伴隨積累，表明自噬流的抑制[40]。夾脊電針可以升高LC3-II的含量，降低p62蛋白含量，增加脊髓組織自噬流，從而控制神經(jīng)細胞凋亡[41]。

4 小結

電針促進脊髓損傷的修復在臨床中已經(jīng)得到證實，患者往往在慢性期就診進行電針治療，在動物實驗中電針在急性期治療有不錯的效果，可以多嘗試在臨床中應用。臨床中常用的電針手法有督脈電針和夾脊電針。其治療脊髓損傷的分子機制主要為促進神經(jīng)修復、抑制神經(jīng)細胞凋亡、改善脊髓損傷區(qū)域微環(huán)境。促進神經(jīng)修復包括抑制軸突生長抑制因子的表達，減少瘢痕組織的形成，促進神經(jīng)干細胞分化和神經(jīng)元再生。改善脊髓損傷區(qū)域微環(huán)境包括抑制損傷區(qū)域免疫炎性反應、脂質過氧化反應和興奮性氨基酸毒性，增加神經(jīng)營養(yǎng)因子的分泌和血流量，改善微循環(huán)，增強脊髓損傷區(qū)自噬流。具體機制及相關因子改變總結如表1。以上分子機制不是孤立的，是互相聯(lián)系和影響的，改善微環(huán)境的最終目的是防止神經(jīng)細胞的死亡和促進神經(jīng)元再生、軸突和髓鞘重塑，改善脊髓損傷后的運動功能，而微環(huán)境內部之間的影響因素又是相關聯(lián)的。例如在脊髓中度損傷時導致細胞內溶酶體的損傷，自噬體不能通過溶酶體降解，細胞內自噬體大量堆積，自噬體包裹損傷的線粒體等細胞器，受損的線粒體釋放大量的活性氧簇(ROS)，ROS促使線粒體膜上生成小孔，膜電位下降，凋亡因子外流，caspase級聯(lián)反應，導致細胞凋亡。ROS與生物膜的磷脂、酶和膜受體相關的多不飽和脂肪酸的側鏈及核酸等大分子物質引起脂質過氧化反應形成脂質過氧化產(chǎn)物，從而使細胞膜的流動性和通透性發(fā)生改變,最終導致細胞結構和功能的改變，導致細胞凋亡和壞死。目前,研究脊髓損傷神經(jīng)細胞死亡方式最多的是細胞凋亡，但是其它神經(jīng)細胞死亡方式逐漸被發(fā)現(xiàn)，例如以RIPK1-RIPK3-MLKL壞死復合物為主的壞死性凋亡Necroptosis、鐵死亡Ferroptosis、炎性小體NLRP3介導的細胞焦亡Pyroptosis等[42]，抑制細胞凋亡并不能完全改善脊髓損傷后的運動功能。有研究認為,用抗凋亡泛抑制劑Z-VAD-FMK會將凋亡的細胞轉向壞死性凋亡[43-44]，以壞死性凋亡的方式死亡，而Z-VAD-FMK結合壞死性凋亡抑制劑NEC-1可同時抑制兩種細胞死亡[45]，電針治療脊髓損傷分子機制是多靶點的，在抑制細胞凋亡的同時是否還抑制壞死性凋亡等其它細胞死亡方式，是在電針治療SCI分子生物學領域中繼續(xù)研究的方向。