电针减轻脑缺血再灌注损伤的机制研究进展
时间：2023-02-19 14:15:06 来源：千叶帆 本文已影响人
郑茹文，王东岩，2△，王添一
(1.黑龙江中医药大学，黑龙江 哈尔滨 150040；
2.黑龙江中医药大学附属第二医院，黑龙江 哈尔滨 150001)
脑梗死具有高发病率、高死亡率与高致残率的特征[1]，通过药物溶栓、手术取栓等方法及时实现闭塞血管再通、恢复缺血区血供是治疗脑梗死的有效手段，但继之可能发生的脑缺血再灌注损伤(Cerebral ischemia/reperfusion injury,CIRI)是其主要并发症。目前认为兴奋性氨基酸(Excitatory amino acid,EAA)毒性作用、自由基生成增多、炎症反应过度激活、细胞内钙超载与细胞凋亡等是引发CIRI的主要机制，如何减轻CIRI是脑梗死患者治疗、康复过程中的重要一步。
电针作为一项针刺延伸技术，能够客观准确地量化刺激参数，进行长时间稳定持续的刺激，安全性高、副作用少，能够对CIRI发挥保护作用，有利于神经功能的恢复。其作用机制相对复杂，现对近5年电针干预CIRI机制的相关研究进行整理，以期为后续深入研究提供参考、拓宽思路，为临床治疗提供科学依据。
缺血脑组织再灌注时可能会导致细胞程序性死亡而加重脑组织损伤，调控细胞凋亡、自噬是减轻CIRI的治疗靶点。Liu[2]、Tian等[3]研究发现电针治疗能阻止并预防性减少脑梗死及CIRI后出现的细胞凋亡，近年来对其机制研究如下。
1.1 调控相关信号转导通路
丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号转导通路于缺血再灌注后被激活，在细胞凋亡信号传导中发挥关键性作用[4]。其3个主要亚家族在细胞凋亡中的作用为：细胞外信号调节激酶(ERK)信号通路激活后通过抑制细胞凋亡，发挥对脑组织的保护作用[5]；
c-Jun N端激酶(JNK)和p38MAPK信号通路活化后将加快神经细胞凋亡，加重脑组织损伤[6]。赖涵[7]、Xing等[8]通过研究电针对CIRI大鼠MAPK信号转导通路的调控情况发现，与模型组比较电针能减少大鼠脑组织梗死范围，上调p-ERK表达，同时下调p-JNK、p-p38MAPK表达，发挥脑保护作用进而减轻神经功能缺损。
神经调节蛋白1(Neuregulins-1,Nrg-1)/表皮生长因子受体4(Epidermal growth factor receptor 4,ErbB4)信号通路的激活与否影响着神经细胞发育与迁移、突触的形成与成熟、细胞凋亡相关蛋白的表达与抑制[9]。电针作用于CIRI模型大鼠能促进内源性Nrg-1、ErbB4蛋白表达，下调促凋亡相关蛋白的含量，降低大鼠缺血半暗带区神经元凋亡比例，发挥神经保护作用，促进瘫痪侧肢体功能的恢复[10]。
1.2 调控相关蛋白
沉默信息调节因子1(Silent information regulator 1,SIRT1)受miR-34a调控，miR-34a的下调可促进SIRT1的表达，达到抑制细胞凋亡的目的，两者协同作用发挥神经保护作用[11]。CIRI模型大鼠脑组织出现神经元凋亡，miR-34a蛋白水平大幅升高[12]。高国强等研究发现经电针治疗后，CIRI模型大鼠脑梗死范围缩小，电针能够降低脑组织中miR-34a表达水平，升高SIRT1蛋白表达水平，有助于脑梗死大鼠运动功能的恢复[13]。
谷氨酸(Glu)和天冬氨酸(Asp)是存在于中枢神经系统中的两种具有兴奋功能的神经递质，两者中尤以Glu含量最高、分布最广和作用最强。脑缺血发生后神经元释放大量Glu到突触间隙聚集，与其突触后膜的特异性离子型受体N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-D-aspartate receptor,NMDAR)结合，开放钙离子通道导致Ca2+大量内流，触发一系列级联反应，抑制这一过程将减轻对神经元的兴奋性毒性损伤[14]。NMDAR包含NR1、NR2(2A-2D)和NR3等亚基，不同的亚单位在神经活动中发挥不同的功能。促凋亡亚基NR1的过度表达会加重EAA毒性作用[15]，杨忠华等研究发现电针能降低脑梗死后NR1的过度表达，减轻因Glu释放对神经元可能产生的毒性作用[16]。NR2B介导自由基连锁反应，过度激活会触发细胞死亡，导致兴奋性毒性；
NR2A能激活神经元生存保护相关信号通路，参与神经保护[17]。脑组织缺血再灌注24 h后，大鼠脑组织中NR2A阳性表达细胞数量下降，NR2B阳性表达细胞数量明显升高[18]。电针干预可抑制大鼠脑组织NR1的过度表达[19]，减少胞内Ca2+含量；
下调NR2B表达[18]，抑制自由基的生成，降低神经细胞对EAA毒性的敏感程度；
提高NR2A表达，促进神经元的再生，进而减少大鼠神经损伤，促进对脑组织的保护。
生理状态下，细胞通过一系列转运机制维持细胞内低钙、细胞外高钙的相对恒定浓度梯度差，即钙稳态。缺血再灌注期，钙内流增加导致细胞内钙超载、钙稳态失衡，触发一系列下游反应，此为CIRI细胞凋亡、坏死的重要病理机制。钙调蛋白能够调控钙超载，其激活后会加重钙超载等所造成的脑损伤。程洁等研究发现[20]，电针干预可明显下调CIRI大鼠海马区钙调蛋白表达水平，进而降低细胞内Ca2+浓度，调控细胞中钙稳态，减轻CIRI。笔者于文献阅读过程中发现钙稳态影响CIRI的相关研究起步较早，近几年研究重心有向心肌缺血再灌注方面倾斜的趋势。
脑缺血再灌注引起的机体自由基增多及由自由基介导的脂质过氧化诱发脑水肿是加重脑组织损伤的重要原因[21]。机体的氧化防御系统能防止脂质过氧化物的生成而调控氧化应激，主要包括酶类与非酶类抗氧化系统两类，能够清除自由基、有效减轻自由基反应对细胞的损伤。前者以超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶为代表，后者以谷胱甘肽、内源性褪黑素为代表，脑梗死发生后上述物质活性降低，打破了氧化与抗氧化之间的平衡，诱导氧化应激，加重CIRI。脂质过氧化物丙二醛(Malondialdehyde,MDA)能够反应机体氧化应激程度且两者之间呈正相关[22]。李笑笑[23]、钟晓勇等[24]研究发现，电针治疗后CIRI大鼠体内SOD活性显著升高，内源性褪黑素表达水平升高，MDA含量显著减少，氧化应激明显得到抑制，神经细胞凋亡相应减少。从微观层面提示电针干预后形成的效应物质能够有效维持机体氧化与抗氧化之间的动态平衡、减轻氧化应激。
缺血再灌注后，相关炎症信号转导通路被激活，小胶质细胞活化、白细胞渗出，炎症细胞因子释放，引发炎症反应过度激活，造成CIRI。因此，通过电针治疗等措施从多靶点入手，抑制脑缺血再灌注过程中炎症反应的过度激活，可减轻CIRI，有助于脑组织功能恢复。
5.1 减少细胞焦亡
细胞焦亡是由炎性小体诱导的细胞程序性死亡，故又称细胞炎性坏死，其特征为细胞核固缩，细胞持续肿胀直至细胞膜破裂，细胞内促炎因子等释放至胞外，诱导炎症反应加剧，加重CIRI。在这一过程中，炎性体激活后介导Caspase-1活化，活化的Caspase-1剪切细胞焦亡底物蛋白Gasdermin D(GSDMD)形成活性氮端(GSDMD-N)，Caspase-1介导的经典细胞焦亡信号通路由此激活，GSDMD-N则是炎症小体激活和细胞焦亡的可靠指标。电针治疗可使CIRI模型大鼠神经元细胞核局部核膜凹陷减轻，染色质固缩减少，细胞完整性得到保护，神经细胞焦亡得到抑制，减轻脑组织损伤[25]。罗敷等[26]研究发现，经15 Hz、1 mA和连续波电针干预5 d后，CIRI模型大鼠脑梗死体积减小，皮质缺血区脑组织细胞焦亡底物蛋白GSDMD表达下调，脑脊液炎症因子含量明显减少，大鼠运动功能明显恢复。董苗苗研究发现[27]，电针治疗能够抑制Caspase-1的表达，抑制细胞焦亡通路激活，进而减轻CIRI相关神经功能缺损症状。
5.2 调控小胶质细胞活化
小胶质细胞是中枢神经系统中的常驻吞噬细胞[28]，于脑组织损伤后迅速活化并释放炎性因子、细胞毒性物质等加重组织损伤，活化的小胶质细胞通常被作为神经炎症反应发生的标志。小胶质细胞中含有丰富的核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(Nuc-leotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3,NLRP3)炎性小体，伴随着小胶质细胞的活化NLRP3亦被激活，继而活化半胱氨酸天冬氨酸酶-1(cysteine aspartate proteolytic enzyme 1,caspase-1)，切割炎症分子前体，触发一系列炎症反应，加重脑损伤。抑制NLRP3/caspase-1通路能够抑制小胶质细胞的激活，进而可减缓炎症反应，促进肢体运动功能的恢复。邓寒冰等[29]研究发现，电针刺激后脑卒中大鼠脑组织中小胶质细胞形态恢复，NLRP3、caspase-1表达降低，NLRP3/caspase-1通路受到抑制，细胞焦亡减少，减轻了CIRI的程度，有助于机体运动功能康复。刘孜琦等也通过动物实验得出相似结论[30]。
在中枢神经系统内，Toll样受体(TLR)主要由小胶质细胞表达，TLR4是导致脑缺氧缺血及梗死后小胶质细胞活化的必要因素[31]。电针治疗能下调缺血再灌注小鼠脑组织TLR4 mRNA和TLR4蛋白表达[32]，抑制小胶质细胞的活化，减少血清炎性因子的释放，从而减轻小鼠神经功能缺失症状，发挥对脑缺血再灌注的保护作用。
5.3 调控炎性因子与抑炎因子的表达
核因子-κB(Nuclear factor kappa B,NF-κB)是参与炎性反应的主要促炎转录因子，脑组织处于缺血缺氧状态导致NF-κB信号通路被过度激活，应激提高肿瘤坏死因子α(Tumor necrosis factor,TNF-α)、白细胞介素-1(IL-1)和白细胞介素-6(IL-6)等促炎因子的表达，加剧机体炎性反应，加重脑组织损伤。电针干预能降低缺血性脑卒中患者血清炎性因子TNF-α和IL-6的水平[33]；
另有动物实验研究发现电针能抑制CIRI模型大鼠NF-κB信号通路的过度激活[34]，降低下游促炎因子表达，有效抑制炎症反应，减低CIRI程度。
Cezanne主要分布在缺血大脑皮质区神经元细胞质中，是一种特殊的去泛素化酶，具有较强的抗炎作用。卢文豪等[35]研究发现电针能快速上调局灶缺血区Cezanne的表达。IL-4是重要的炎症保护因子，可于CIRI发生后由机体主动激发。电针干预能进一步促进IL-4等抗炎细胞因子的分泌释放[36]，减轻炎症反应造成的脑组织损伤，有助于加强对神经元的保护。
随着临床应用的不断实践，电针治疗的疾病种类日趋多样，通过电针治疗以减轻脑缺血再灌注损伤具有安全性高、疗效确切、毒副作用小及刺激参数可控等优势，为深入挖掘电针治疗的起效机制，相关研究开展得如火如荼。本研究总结发现，电针治疗减轻CIRI是多因素共同作用的结果，近几年其机制研究主要集中在EAA毒性作用、自由基生成、炎症反应过度激活、细胞内钙超载及细胞凋亡等方面，影响上述各途径的作用靶点随着研究的深入日益多元、迭代更新。
值得注意的是，电针的刺激参数、治疗疗程等在临床应用过程中多因病、因人而异，如何把握电针减轻脑缺血再灌注损伤、实现对作用靶点刺激效果及治疗疗效最大化的最佳刺激量、刺激时长和治疗疗程未来仍需通过大量临床及实验室研究充分运用相关现代科技手段进行深入探讨；
另外，电针治疗减轻脑缺血再灌注损伤，发挥脑保护作用，是从多方面着手对机体实现整体调控，然而现有研究多针对单一途径中的某个靶点，未深入挖掘各作用靶点、各作用途径之间的交叉影响，未来可从多途径、多靶点系统深入地对电针减轻脑缺血再灌注损伤进行相关机制研究，揭示其中的奥秘，为电针治疗脑缺血再灌注损伤的应用与推广提供支持。
