黎銘玉 周巍 周蘭 艾坤 劉梨 劉密
〔摘要〕 細胞自噬是近年來生物醫(yī)學領域研究的熱點問題,自噬既是人體諸多生理機能的參與者,又是多種疾病發(fā)展變化的風險因子。陰陽理論是中醫(yī)最基本的理論學說之一,其追求陰陽平和的思想與自噬調控細胞內環(huán)境穩(wěn)態(tài)的作用不謀而合。針灸可通過調和陰陽達到治愈疾病的目的,也能調控自噬的相關信號通路介導自噬的發(fā)生發(fā)展。本文嘗試以中醫(yī)陰陽理論為基礎,探討針灸對自噬的調節(jié)作用,為更深入地了解針灸與自噬的關系提供理論依據。
〔關鍵詞〕 細胞自噬;針灸;陰陽理論;內環(huán)境穩(wěn)態(tài)
〔中圖分類號〕R245 ? ? ? 〔文獻標志碼〕A ? ? ? 〔文章編號〕doi:10.3969/j.issn.1674-070X.2020.11.025
〔Abstract〕 Autophagy is a hot topic in biomedical field in recent years. Autophagy is not only a participant in many physiological functions of human, but also a risk factor for many diseases' development. The Yin-Yang theory is one of the basic theories of traditional Chinese medicine, and its pursuit of peace of Yin and Yang coincides with the role of autophagy in regulating the homeostasis of intracellular environment. Acupuncture can cure diseases by reconciling Yin and Yang, and it can also regulate the related signal pathway of autophagy to mediate the occurrence and development of autophagy. This paper attempted to explore the regulatory effect of acupuncture on autophagy based on the "Yin-Yang theory" of traditional Chinese medicine, so as to provide theoretical basis for better understanding of the relationship between acupuncture and autophagy.
〔Keywords〕 autophagy; acupuncture; Yin-Yang theory; internal environment homeostasis
自噬是廣泛存在于真核細胞生物中的生命現象,是一種與凋亡、壞死并列的細胞程序性死亡機制。細胞自噬在細胞廢物清除、結構重建、細胞器更新和生長發(fā)育中扮演極為重要的角色[1-2],根據其包裹物及運輸方式的不同,主要可分為大自噬、小自噬和分子伴侶介導的自噬[3]。
陰陽理論是中醫(yī)的基本理論學說之一,陰陽兩分而本為一體,其豐富的變化規(guī)律與生命的變化規(guī)律相對應,陰陽中蘊含的對立制約、互根互用等理論可用來闡釋生命的生理病理發(fā)展。針灸療法作為中醫(yī)最古老的治病方法之一,其根本基于陰陽。本文基于陰陽理論,結合現代醫(yī)學相關知識,描述針灸對自噬的相關調節(jié)作用。
1 自噬的含義和作用機制
細胞自噬是真核生物細胞系統(tǒng)的一部分,是指細胞在應激條件下通過降解衰老、受損蛋白質和可溶細胞物質等,實現物質能量的重吸收利用,以維持細胞的正常形態(tài)和功能,從而達到維持細胞內環(huán)境穩(wěn)態(tài)的目的[4]。依據其作用和自噬過程,其主要可分為4步:(1)自噬誘導:在饑餓、缺氧、感染等刺激下真核細胞中衰老、受損的蛋白質或受損細胞器等誘導細胞質內小膜囊形成具有雙層膜結構的自噬前體;(2)自噬小體形成:雙層膜結構逐漸拉伸,將需要降解的成分完全包繞并形成自噬小體;(3)自噬小體與溶酶體或液泡的對接和融合:自噬體將包裹物送至溶酶體并與之形成自噬溶酶體;(4)自噬小體破裂:自噬體融合后最后會被溶酶體中的水解酶溶解,降解后的產物在細胞內實現重吸收利用[5]。
細胞自噬是一個受到嚴密調控的過程,主要受自噬相關基因(autophagy-related genes,ATG)和多種信號通路調控[6]。UNC-51樣激酶1(UNC-51 like kinase 1, ULK1)復合體是啟動自噬的關鍵步驟之一:營養(yǎng)充足的情況下,雷帕霉素靶分子(mammalian target of rapamycin, mTOR)可以通過磷酸化ULK1和ATG13來抑制細胞自噬,降低ULK1激酶活性[7];另一方面,ULK1復合物可磷酸化位于Beclin-1基因上的Ser14位點,通過激活III型磷脂酰肌醇-3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase classⅢ, PI3K3)復合物從而促進細胞的自噬[8]。因此,ULK1復合體是連接上游營養(yǎng)感受器mTOR、腺苷酸活化蛋白激酶與下游自噬體形成的關鍵因素,對控制胞內自噬水平有重要作用。
自噬作為當下生物研究的熱點問題之一,現已有多個研究表明自噬在神經退行性疾病、心血管疾病、腫瘤、炎癥、生殖系統(tǒng)疾病和自身免疫性疾病等多種疾病發(fā)生發(fā)展中具有重要的功能和作用[9-11],自噬能通過不斷地分解代謝保持細胞活性,維持細胞功能的正常運行,遏制疾病的發(fā)展與惡化。此外,有相關研究表明[12-15]自噬作為一種應激反應,當其出現過度自噬或自噬不足等情況,可能會出現細胞自噬性死亡,加劇病情,如腫瘤間質細胞中的自噬作用可回收受損的線粒體和蛋白質,為鄰近的癌細胞提供必要的營養(yǎng)和能量,從而進一步促進腫瘤的進展和轉移[16-17]。在胰腺癌細胞中,自噬相關受體BRCA1臨近基因可將癌細胞表面的主要組織相容性復合體Ⅰ類抗原轉運到癌細胞的自噬溶酶體和自噬體中降解,從而抑制免疫應答激活,促進腫瘤生長[18]。
2 陰陽與自噬的相關性
陰陽是中醫(yī)哲學思想的集中體現[19]。早在《周易》中,就用陰爻與陽爻的不同組合展示不同的卦象,以顯示天地萬物的變化,這種規(guī)律被推演到中醫(yī)后,可將人類的疾病用陰陽變換來表示,雖疾病數之可千萬,但總體規(guī)律仍可以被掌握?!端貑枴ど鷼馔ㄌ煺摗分刑岬剑骸胺蜃怨磐ㄌ煺?,生之本,本于陰陽……故陽強不能密,陰氣乃絕;陰平陽秘,精神乃治;陰陽離決,精氣乃絕”,《素問·陰陽應象大論第五》曰:“陰陽者,天地之道也,萬物之綱紀,變化之父母,生殺之本始,神明之府也,治病必求于本”,中醫(yī)擅用取類比象之法,提出陰陽是生命之根本,陰陽失調是疾病發(fā)病的關鍵所在,因此,治病當審辨陰陽、察其病因?!端貑枴り庩栯x合論》曰:“外者為陽,內者為陰”,《素問·陰陽應象大論》曰:“陰在內,陽之守也;陽在外,陰之使也”,表明陰陽也具有其特異性,陰陽相互對立又互根互用,人體在天地中隨陰陽變化不斷地進行能量交換,以維持身體的陰陽平衡。當此種平衡被打破,則容易發(fā)病,如“陽勝則熱”“陰勝則寒”等。
自噬通過清除細胞質中的廢棄物質以產生新的物質能量并以此來維持內環(huán)境穩(wěn)態(tài)的過程,與中醫(yī)追求陰陽平衡保持人體平和的目的一致。在病理(如缺血缺氧、毒物刺激等)或饑餓狀態(tài)下,自噬水平明顯升高,這有利于及時清除受損的細胞器,維持細胞的正常結構和功能,保持機體內環(huán)境的穩(wěn)定。自噬的工作是使機體維持“陰陽平衡”的過程:一方面,本底水平的自噬降解衰老或受損的細胞器等代謝產物的過程是為“陰”,產生新的供能物質為“陽”,代謝物的及時清除和新能量的及時生成保證了機體的陰陽自和[20]。另一方面,機體受外邪侵襲,自噬過度或不及,均會造成陰陽失衡:自噬不足,自噬調節(jié)能力下降,細胞識別及降解廢棄物質的能力減弱,使細胞產生的有形病理性產物(本質為“陰”的物質)過多沉積,最后導致“陽虛陰盛”;自噬過度,細胞過度分解,破壞有效成分,細胞損傷不可逆[21],使機體呈現“陰虛陽亢”的假象。
3 針灸調節(jié)陰陽的作用
3.1 ?針灸對陰陽具有雙向調節(jié)作用
針灸是中醫(yī)學傳統(tǒng)的治療手法之一,具有雙向調節(jié)的作用[22]?!鹅`樞·根結篇》云:“用針之要,在于知調陰與陽,調陰與陽,精氣乃光,合形與氣,使神內藏”,氣在中醫(yī)哲學中被認為是構成人體和維持人體活動的根本,《莊子·則陽》中提到:“陰陽者,氣之大者也”,《春秋繁露·五行相生》提及:“天地之氣,合而為一,分為陰陽”。人體之氣亦分陰陽[23],如陰氣在人體內主寧靜、涼潤、抑制,陽氣主推動、溫煦、興奮等,針灸治療可通過刺激經脈穴位,調節(jié)體內經氣的運行,根據氣之盛衰施以相應的補瀉手法,即為調節(jié)人體陰陽平衡,使生命活動趨于平和的過程。故《靈樞·經脈》曰:“盛則瀉之,虛則補之,熱則疾之,寒則留之,陷下則灸之,不盛不虛,以經取之?!毖a虛瀉實是針灸治療的基本原則之一,也是調節(jié)陰陽的主要方法。
針灸補瀉可通過經絡、手法、腧穴等不同的選擇變化來體現[24-26],大量臨床和實驗研究也佐證了這些理論。李曉彤等[27]根據“分期論治理論”治療卵巢儲備功能減退,順從女性月經與排卵的陰陽消長更替規(guī)律,利用針灸能調理沖任、補益腎精,推動陰陽藏瀉轉化正常。賴新生教授“通元針法”也是以平衡陰陽為主要目的,以“通督養(yǎng)神、引氣歸元”為原則,取督脈和任脈的穴位以調節(jié)人體元陰元陽[28]。文培培[29]研究發(fā)現電針“神門”“三陰交”可改善促腎上腺皮質激素釋放激素注射失眠模型大鼠的下丘腦-垂體-腎上腺軸功能,緩解大鼠焦慮情緒,調節(jié)臟腑,調和陰陽。
《素問·陰陽應象大論》曰:“故善用針者,從陰引陽,從陽引陰,以右治左,以左治右,以我知彼,以表知里,以觀過與不及之理,見微得過,用之不殆?!薄饵S帝內經》中對針灸調節(jié)陰陽的治法有諸多舉例,從氣血、經絡、腧穴等多方入手,調整陰陽,整體為治,以促進氣血陰陽平衡,恢復人體正常功能活動。
3.2 ?針灸通過調節(jié)自噬而調整陰陽
陰陽變化是自然形成的,但陰陽自和是受到條件限制的,無論是外界刺激還是陰陽能力自身的虛弱所導致的陰平陽秘失調,都會影響疾病轉歸[30]。自噬也是一種動態(tài)發(fā)展的過程:自噬不足,不能及時降解并清除廢舊的代謝產物,導致胞漿內致炎因子(如腫瘤壞死因子-ɑ、白介素-1、白介素-8等)分泌相對過多(陰盛),可利用的能量物質相對削弱甚至不足(陽虛);自噬過度,自噬體會干擾細胞正常功能的發(fā)揮,溶酶體過多溶解細胞成分,使局部組織受損加劇,均呈現一種細胞陰陽失衡的狀態(tài)。針灸作為傳統(tǒng)的中醫(yī)療法,可通過刺激穴位和經絡調節(jié)機體內部的自噬活動,及時清除體內“廢物”,維持細胞自噬和凋亡的生理功能,平衡自噬的“度”,從而維持機體“陰平陽秘”的最佳狀態(tài)。
不同的疾病,針灸對其自噬的調節(jié)方向也有差異性,這表明針灸對自噬調節(jié)具有雙重性。研究發(fā)現[31-32],針刺可促進帕金森小鼠模型溶酶體膜的修復和ɑ-synuclein毒性蛋白的降解,調節(jié)帕金森小鼠模型的自噬-溶酶體通路,恢復溶酶體水平,改善其運動能力,提高模型小鼠的生存質量。朱才豐等[33]發(fā)現艾灸督脈可下調阿爾茨海默病轉基因小鼠的海馬抗β淀粉樣蛋白1-42、微管相關蛋白輕鏈3(microtubule associated protein light chain 3, LC3)、選擇性自噬受體p62和磷酸化核糖體40S小亞基S6蛋白激酶的表達水平,提高其海馬和大腦皮層的自噬水平,改善該小鼠的認知能力和學習能力。杜琳等[34]發(fā)現針灸預處理可以對心肌缺血大鼠產生心臟保護效應,調節(jié)細胞LC3-II的水平,適度提高細胞自噬能力,減少細胞凋亡。另一方面,針灸通過抑制自噬來促進機體生理功能的恢復。研究發(fā)現[35-36],電針預處理腦缺血/再灌注大鼠“百會穴”可降低大鼠微管相關蛋白LC3-II和Beclin-1基因的表達,抑制缺血再灌注后神經細胞凋亡,縮小梗死體積和含水量,改善神經預后;另外,電針對自噬的啟動、囊泡的形成、自噬小體的成熟以及自噬溶酶體的融合和降解都可能存在影響[37]。
針灸治療不僅調節(jié)自噬相關因子,還可以調節(jié)自噬相關信號通路[38-39]。依賴AMPK的ULK1磷酸化是誘導細胞自噬的直接機制[40],目前,有相關研究發(fā)現針灸可影響AMPK/ULK1信號通路[41],抑制AMPK磷酸化,激活mTORC1的功能而抑制自噬。PI3K/AKT信號通路是自噬非常重要的負反饋調節(jié)通路[42],AKT作為PI3K信號通路下游主要效應物,其激活后生成p-AKT而抑制自噬。何堅等[43]發(fā)現電針治療可明顯上調缺血再灌注大鼠皮質神經細胞PI3K的蛋白表達,張利達等[44]研究發(fā)現艾灸APP/PS1雙轉基因AD小鼠督脈上的百會、大椎、風府穴能降低PI3K、AKT、p-AKT、mTOR、p-mTOR蛋白表達,減少小鼠皮質和海馬腦區(qū)老年斑的面積,延緩衰老。
4 小結與展望
《道德經》曰:“道生一,一生二,二生三,三生萬物,萬物負陰而抱陽,沖氣以為和”,世間萬物變化皆在陰陽之內,自噬的發(fā)展過程變化從微觀的角度揭示了這種陰陽變化,自噬調控胞內物質能量轉化可視為調節(jié)陰陽消長的過程,而廢棄物質與新能量的轉化則體現了陰陽在一定條件下可相互轉化。針灸對自噬的調控作用能幫助維持細胞內環(huán)境穩(wěn)態(tài),維護體內陰陽平衡。然而,自噬作為一把“雙刃劍”,既能調控細胞的程序性死亡,也能促進細胞的存活,對于如何利用針灸去精準控制自噬能力的強弱,盡量避免“過度自噬”與“自噬不足”帶來的不良影響,量化針灸在不同疾病治療中的刺激量,針對自噬的不同階段而產生相應的“靶向”作用效果,最大程度發(fā)揮自噬在疾病中預防和治療的作用,以及更深入地闡述針灸調控自噬的分子機制方面,仍有待進一步研究。
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