趙陽，馬鐵明

1 遼寧中醫(yī)藥大學(xué) 遼寧沈陽 110847

2 遼寧中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院 遼寧沈陽 110847

神經(jīng)損傷包括中樞神經(jīng)損傷和周圍神經(jīng)損傷，與中樞神經(jīng)不同，周圍神經(jīng)具有自我修復(fù)能力，因此周圍神經(jīng)修復(fù)相關(guān)研究成果可以作為中樞神經(jīng)修復(fù)的理論基礎(chǔ)。大量臨床研究表明針刺療法能夠加快周圍神經(jīng)損傷疾病患者的康復(fù)速度，且預(yù)后良好。目前科學(xué)界普遍認為雪旺細胞的增殖和遷移在神經(jīng)修復(fù)過程中發(fā)揮重要作用，其細胞膜上的鈣黏蛋白1（CDH1）作為黏附蛋白協(xié)調(diào)多個通路共同完成該過程。筆者查閱文獻發(fā)現(xiàn)一新興學(xué)科——機械生物學(xué)，它主要研究物理和機械信號如何被細胞、組織、器官感知，并在特定的細胞反應(yīng)中轉(zhuǎn)化。其中提出CDH1等黏附分子可以視為物理信號傳感器——使局部細胞組織感受外界環(huán)境剛度變化從而做出相應(yīng)理化反應(yīng)。針刺作為中醫(yī)的一種傳統(tǒng)療法在多種疾病的治療中發(fā)揮積極作用，其通過物理刺激治療疾病的方式與機械生物學(xué)研究領(lǐng)域極其相近，有必要將機械生物學(xué)現(xiàn)有的研究成果引入到針刺機制研究中，進一步闡明針刺療法的干預(yù)機制。

雪旺細胞機械生物學(xué)與神經(jīng)修復(fù)

雪旺細胞的機械生物學(xué)可以受到細胞外和細胞內(nèi)信號的影響，其中特別重要的調(diào)節(jié)因子包括細胞外基質(zhì)、黏附分子、YAP/TAZ信號和皮質(zhì)細胞骨架。其中黏附分子做為中心環(huán)節(jié)調(diào)控上述調(diào)節(jié)因子，CDH1是雪旺細胞膜上的主要黏附蛋白，它們優(yōu)先以親同性的方式與自己相互作用，該機制叫黏附作用。目前研究表明，CDH1通過3條通路調(diào)控雪旺細胞的機械生物學(xué)，具體為黏附結(jié)通路（AJ）、河馬信號通路（HIP-PO）、Rap1信號通路。

1 黏附結(jié)通路（AJ）維持修復(fù)環(huán)境穩(wěn)態(tài)

黏附結(jié)通路（Aj）能夠啟動和維持細胞-細胞黏附，調(diào)節(jié)底層肌動蛋白細胞骨架的組織，并建立細胞信號傳遞和基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的中樞[1]。其中CDH1作為經(jīng)典的黏附蛋白，是組成Aj的主要跨膜蛋白類型，包含五個胞外鈣粘蛋白重復(fù)結(jié)構(gòu)域，倚賴鈣離子與相對細胞表面上的鈣粘蛋白結(jié)合[2]。CDH1胞質(zhì)域與犰狳蛋白家族成員β-連環(huán)蛋白和α-連環(huán)蛋白形成三元復(fù)合物；反過來，α-連環(huán)蛋白以力依賴的方式與肌動蛋白結(jié)合[3]。這種鈣粘蛋白-連環(huán)蛋白復(fù)合物也與微管相關(guān)[4]。CDH1黏附作用通過機械敏感蛋白紐蛋白的募集得到加強，該蛋白與α-連環(huán)蛋白的力依賴性構(gòu)象結(jié)合[5-6]。機械力將CDH1三元復(fù)合物連接到肌動蛋白細胞骨架上，并增強細胞間的黏附，這強調(diào)了組織的機械環(huán)境在調(diào)節(jié)細胞-細胞連接的結(jié)構(gòu)和功能中的重要性。

2 河馬信號通路（HIPPO）促進損傷組織細胞增殖

HIPPO信號的發(fā)現(xiàn)起源于果蠅腫瘤抑制基因的鑒定：當基因被突變失活時，會導(dǎo)致過度生長的表型。而近20年來，HIPPO信號通路對細胞的產(chǎn)生和器官的生長越來越受到重視，現(xiàn)在它被認為是細胞理化環(huán)境信號的主要整合者。有研究表明除了在細胞-細胞黏附中的作用之外，CDH1介導(dǎo)的細胞-細胞接觸直接調(diào)節(jié)河馬信號通路以控制細胞增殖[7]。其中在高細胞密度時，激活的LATS1/2磷酸化轉(zhuǎn)錄輔激活因子YAP和TAZ，促進其細胞質(zhì)定位，導(dǎo)致細胞凋亡并限制器官大小過度生長。當HIPPO通路在低細胞密度下失活時，YAP/TAZ轉(zhuǎn)入細胞核，與轉(zhuǎn)錄增強因子（TEAD/TEF）家族的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，促進細胞生長和增殖[8-10]。

3 Rap1信號通路增強細胞再生、遷移、黏附

RAP1是一種ras樣的小磷酸鳥苷（GTP）結(jié)合蛋白，在細胞黏附中起重要作用。鳥嘌呤核苷酸交換因子（GEFs）通過促進鳥苷介導(dǎo)RAP1活化二磷酸（GDP）到GTP交換。失活受到影響通過特異的GTPase激活蛋白（GAPs），增強RAP1的內(nèi)源性GTPase活性[11]。有研究表明細胞纖維蛋白黏附需要Rap1、GTP[12]。Rap1介導(dǎo)的GDP-GTP循環(huán)是正常胞質(zhì)分裂所必須的[13]，CDH1作為重要成員之一可以激活RAP1通路促進這一進程。其具體過程是CDH1與β-連環(huán)蛋白結(jié)合產(chǎn)生Rap鳥嘌呤核苷酸交換因子1（GRF2），GRF2可以直接參與到GDP-GTP的轉(zhuǎn)化過程[14]。有研究表明，持續(xù)保持活性的RAP1對神經(jīng)突觸生長過程至關(guān)重要[15]，此外該通路還與細胞遷移、細胞附著力、細胞形態(tài)有關(guān)[16]。

綜上，神經(jīng)修復(fù)過程中AJ通路激活能增強細胞黏附效應(yīng)啟動HIPPO通路促進細胞增殖，同時RAP1通路參與該過程發(fā)揮重要作用。CDH1作為3條通路的啟動子調(diào)控這個環(huán)節(jié)，它通過感受物理刺激使雪旺細胞依托肌動蛋白細胞骨架增強損傷組織細胞間、細胞與基質(zhì)黏附作用，激活HIPPO通路促進轉(zhuǎn)錄因子YAP/TAZ的入核運動使細胞增殖基因高表達，持續(xù)激活RAP1通路參與多個環(huán)節(jié)調(diào)控細胞黏附、增殖和遷移作用。

針刺通過雪旺細胞機械生物學(xué)促進神經(jīng)再生的機制分析

1 針刺促進神經(jīng)再生

外周神經(jīng)損傷的修復(fù)是一個復(fù)雜的過程，通常認為雪旺細胞的增殖起決定作用[17]。它可以分泌神經(jīng)生長因子（NGF）增強髓鞘碎片清除[18]，參與bungner氏帶的形成引導(dǎo)軸突再生[19]，與神經(jīng)修復(fù)的各個環(huán)節(jié)密切相關(guān)，因此雪旺細胞的大量增殖、遷移在神經(jīng)修復(fù)過程中是一個不可或缺的過程。此外，雪旺細胞又被稱為機械生物學(xué)的“演繹者”，作為人體中最大的細胞之一它是機械生物學(xué)最主要的研究對象[20]，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它對周圍環(huán)境硬度十分敏感受到物理刺激后會產(chǎn)生一系列的細胞與分子變化，其中CDH1等黏附因子被視為機械刺激的感受器[21]。

針刺主要通過影響神經(jīng)元、軸突再生以及神經(jīng)再生微環(huán)境來修復(fù)周圍神經(jīng)損傷[22]。在一項關(guān)于針刺治療坐骨神經(jīng)損傷的研究中發(fā)現(xiàn)[23]，針刺調(diào)控坐骨神經(jīng)損傷的機制與促進雪旺細胞增殖和上調(diào)神經(jīng)生長因子相關(guān)。前文中提過的HIPPO通路可以調(diào)控細胞增殖，且該通路對機械刺激敏感，這對針刺治療周圍神經(jīng)再生提供強有力的證據(jù)，已經(jīng)有研究表明缺乏YAP和TAZ的雪旺細胞不能正常增殖，也不能為發(fā)育中的周圍神經(jīng)提供髓鞘[24]。此外通路之間直接存在相互聯(lián)系，KEGG顯示HIPPO通路與TGF-β信號通路和Wnt信號通路共同參與細胞抗凋亡基因和促增殖基因的表達。而針刺能調(diào)控另兩種通路已經(jīng)被大量證實[25-26]，由此我們可以推測在針刺治療神經(jīng)損傷時，雪旺細胞上CDH1這類有機械敏感性的黏附因子感受針刺刺激，直接激活A(yù)J、HIPPO、RAP1通路，這些通路又通過相關(guān)因子間的互相作用調(diào)動起其他通路，共同參與到細胞的增殖、分化、遷移過程，并且通過分子作用釋放相關(guān)神經(jīng)營養(yǎng)因子促進周圍神經(jīng)再生。

2 針刺調(diào)控雪旺細胞機械生物學(xué)機制分析

目前關(guān)于機械生物學(xué)的大部分研究都源于體外研究，基于對細胞環(huán)境剛度的操控，但對機械環(huán)境的體內(nèi)操控則更具挑戰(zhàn)性。而作為一種直接干預(yù)人體的治療方式——針刺已經(jīng)在我國傳承了上千年，隨著針刺研究的不斷深入，我們知道它能夠?qū)C體分子層面上多種物質(zhì)進行調(diào)控。而針刺對雪旺細胞機械生物學(xué)的調(diào)控主要通過對CDH1的調(diào)控和相關(guān)機械傳導(dǎo)途徑完成，具體機制如下。

2.1 針刺調(diào)控CDH1增強雪旺細胞黏附作用 CDH1作為一種經(jīng)典鈣黏蛋白，除了雪旺細胞還普遍分布在機體的各個組織器官中，它主要依靠鈣離子發(fā)揮黏附作用[27]。在機械生物學(xué)相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，CDH1不僅能承受張力，還能感知機械力，并以肌動球蛋白依賴的方式在細胞間傳遞這種張力，以擴大連接的大小和復(fù)雜性[28]。由此我們可以知道機械刺激與鈣離子共同調(diào)控CDH1黏附作用（雪旺細胞黏附作用主要靠CDH1完成），并以此促進神經(jīng)再生。

針刺作為一種直接用金屬針具刺入人體特定穴位的療法，我們可以將其視為一種來自人體外的機械力，通過針灸器具改變了選取穴位局部組織環(huán)境鋼度，有研究證明[29]深刺環(huán)跳穴治療坐骨神經(jīng)損傷大鼠效果優(yōu)于淺刺，原因可能是深刺組距離神經(jīng)組織更近，能更大限度改變神經(jīng)組織環(huán)境剛度。而CDH1能夠識別這種組織環(huán)境剛度的改變發(fā)揮黏附效應(yīng)，且具有感知機械力的作用，在機械生物學(xué)中它作為黏附因子被稱為“物理信號感受器”，而在針灸學(xué)的領(lǐng)域中，我們完全可以將這種感知物理信號即針刺信號的能力視為針灸學(xué)領(lǐng)域中的“針刺信號感受器”。

有關(guān)Ca2+方面，科研工作就經(jīng)絡(luò)腧穴與Ca2+相關(guān)性進行了大量研究，發(fā)現(xiàn)生理狀態(tài)下經(jīng)穴處Ca2+分布有特異性[30]、病理狀態(tài)下Ca2+會發(fā)生疾病相關(guān)的特異性改變[31]，并且發(fā)現(xiàn)針刺能夠使鈣離子重新分布[32]。由此我們可以知道，針刺治療外周神經(jīng)損傷類疾病機制之一是針刺能聚集鈣離子促進CDH1黏附作用，并以此為針刺信號到生物信號轉(zhuǎn)變起點，進一步推動相關(guān)通路完成后續(xù)生物學(xué)效應(yīng)，從而達到對周圍神經(jīng)損傷的修復(fù)。

2.2 針刺調(diào)控CDH1相關(guān)機械傳導(dǎo)途徑 有關(guān)雪旺細胞機械傳導(dǎo)途徑，肌動球蛋白細胞骨架的反應(yīng)以及局部黏附信號的激活誘導(dǎo)了幾種機械轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，其中著名的就是YAP/TAZ這兩個HIPPO通路上的轉(zhuǎn)錄激活因子[33]。

HIPPO通路是能夠調(diào)控細胞增殖的重要通路。在一項針對針刺療法對子宮內(nèi)膜容受性的研究[34]中發(fā)現(xiàn)針灸療法可以促進子宮內(nèi)膜受性（ER），為體外受精-胚胎移植做準備，在該過程中針刺可以通過HIPPO通路發(fā)揮作用[35-36]，下調(diào)干擾素基因從而增加雌激素受體。細胞的增殖除關(guān)乎機體器官組織的發(fā)育、維持正常生理功能外，還影響腫瘤、炎癥等病理反應(yīng)。一項關(guān)于針刺治療慢性前列腺炎/慢性盆腔疼痛綜合征（CP/CPPS）的研究[37]表明，針灸有抗炎作用，并且抗炎效果與YAP/TAZ的表達相關(guān)，說明針刺通過影響HIPPO-YAP/TAZ通路干預(yù)炎癥反應(yīng)，且這種干預(yù)是良性的。神經(jīng)損傷類疾病常并發(fā)炎性，

在炎癥反應(yīng)早期有一個炎癥細胞募集并大量分化、復(fù)制的過程，通常這個過程被稱之為前炎癥反應(yīng)[38]，針刺通過調(diào)控HIPPO通路來完成抗炎機制可能是HIPPO作為機械敏感途徑感受針刺刺激，促進轉(zhuǎn)錄因子YAP/TAZ入核運動，促進炎癥細胞的。由此我們可以得出結(jié)論，YAP/TAZ作為受HIPPO通路調(diào)控的重要轉(zhuǎn)錄因子，它能夠干預(yù)前炎癥反應(yīng)，通過減少炎性細胞的增殖來抑制炎性因子的分泌，有利于神經(jīng)損傷伴炎性疾病的康復(fù)。值得一提的是，針刺對RAP1通路調(diào)控的機制與黏附結(jié)通路相似，因為它與Ca2+通過調(diào)節(jié)各種細胞類型中整合素和其他黏附分子的功能，在控制細胞-細胞和細胞-基質(zhì)相互作用中起主導(dǎo)作用[39]，推測針刺是通過對Ca2+的調(diào)控完成對RAP1通路的控制。

結(jié) 語

綜上所述，CDH1可以視為針刺信號感受器，通過它的黏附作用可以完成物理信號到化學(xué)信號的轉(zhuǎn)變。其黏附作用可以直接激活A(yù)J、HIPPO、RAP1信號通路。因為神經(jīng)修復(fù)過程需要雪旺細胞的增殖、遷移以及相關(guān)的細胞因子作用，所以針刺治療神經(jīng)損傷療效取決于雪旺細胞上CDH1能否感受針刺刺激并使雪旺細胞表達抗凋亡、促增殖基因，此外針刺治療炎性疾病也與此相關(guān)。由此可見，CDH1的黏附效應(yīng)與針刺治療神經(jīng)損傷類疾病密切相關(guān)，它能正常發(fā)揮作用并激活下行通路是神經(jīng)修復(fù)的必要條件。最后通過本文可知，針刺治療神經(jīng)損傷時CDH1可以視為一個感受針刺刺激的起始靶點，通過它激活相關(guān)通路來促進損傷神經(jīng)組織細胞再生與抗凋亡基因表達加速神經(jīng)修復(fù)進程，筆者認為機械生物學(xué)所研究的物理信號傳感器和相關(guān)物理信號傳導(dǎo)途徑是針刺機理研究的新方向。