吳夢(mèng)佳，唐成林，黃思琴，趙丹丹，羅翱，張安寧，譚程方，安薈羽，邱麗

重慶醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)院，中醫(yī)藥防治代謝性疾病重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶市400016

骨骼肌萎縮主要表現(xiàn)為肌纖維進(jìn)行性縮小甚至消失，肌肉質(zhì)量和容積變小，骨骼肌運(yùn)動(dòng)及內(nèi)分泌功能受損[1]。骨骼肌萎縮主要分為以下幾種類型：衰老性肌萎縮、失神經(jīng)性肌萎縮、廢用性肌萎縮、藥源性肌萎縮、失重性肌萎縮、惡病質(zhì)性肌萎縮以及因糖尿病、脊髓橫斷傷和心、肺、腎等重要器官衰竭所導(dǎo)致的骨骼肌萎縮等[2-3]。

骨骼肌萎縮造成的肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙，嚴(yán)重影響患者正常生活，帶來極大的身心負(fù)擔(dān)。而造成骨骼肌萎縮的因素十分復(fù)雜，因此積極探尋骨骼肌萎縮發(fā)生的具體機(jī)制和有效延緩骨骼肌萎縮的治療手段，一直是康復(fù)醫(yī)學(xué)的研究熱點(diǎn)。

針刺，尤其是電針，防治骨骼肌萎縮療效顯著，體現(xiàn)在促進(jìn)損傷神經(jīng)的修復(fù)和延緩靶器官骨骼肌的萎縮方面，在臨床上被廣泛使用。近年來，國(guó)內(nèi)外使用針刺治療骨骼肌萎縮的實(shí)驗(yàn)研究較多，并對(duì)其發(fā)生發(fā)展的機(jī)制進(jìn)行了多角度探討，但具體機(jī)制尚未闡明完全。本文將針刺防治骨骼肌萎縮的機(jī)制及實(shí)驗(yàn)研究成果進(jìn)行綜述，為后期臨床及相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究提供參考。

1 針刺防治肌萎縮發(fā)生的機(jī)制

針刺防治肌萎縮發(fā)生的機(jī)制主要有：調(diào)控肌蛋白的分解與合成、肌細(xì)胞凋亡、自噬、肌衛(wèi)星細(xì)胞增殖分化、肌纖維類型轉(zhuǎn)換、神經(jīng)肌接頭傳導(dǎo)以及肌細(xì)胞能量代謝轉(zhuǎn)換。

1.1 調(diào)控萎縮骨骼肌中蛋白質(zhì)的分解與合成

蛋白質(zhì)的分解速度大于其合成速度被認(rèn)為是造成骨骼肌萎縮的主要原因之一。Akt/FOXO/MAFbx/MuRF-1是抑制肌肉萎縮的主要途徑[4]。泛素蛋白酶體系統(tǒng)(ubiquitin-proteasome system,UPS)是最主要的蛋白水解系統(tǒng)，泛素蛋白連接酶E3s(ubiquitin protein ligase E3s)是其關(guān)鍵酶，在肌肉中特異性表達(dá)為肌萎縮F-box蛋白(muscle atrophy F-box,MAFbx)和肌環(huán)指蛋白-1(muscle ring finger-containing protein 1,MuRF-1)[5]，其中MAFbx受到叉頭蛋白轉(zhuǎn)錄因子3A(fork-head protein,FOXO3A)調(diào)控[6]。肌肉中最主要的蛋白合成途徑為IGF-1/PI3K/Akt/mTOR[7]，胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(insulin like growth factor-1,IGF-1)是刺激肌肉再生的重要細(xì)胞因子[8]，哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)磷酸化其下游效應(yīng)蛋白70 kD核糖體蛋白S6激酶(70-kDS6 protein kinase,p70S6k)和真核細(xì)胞翻譯啟動(dòng)因子4E結(jié)合蛋白1(eukaryotic translation initiation factor 4E binding protein 1,4EBP1)后，分別通過調(diào)控5-TOPmRNA和eIF4E促進(jìn)蛋白質(zhì)翻譯和細(xì)胞生長(zhǎng)，影響肌萎縮蛋白合成。

Su等[9]通過建立失神經(jīng)肌萎縮小鼠模型發(fā)現(xiàn)，萎縮骨骼肌中IGF-1、Akt表達(dá)下降，F(xiàn)OXO表達(dá)上升，經(jīng)過低頻電針(20 Hz、1 mA、15 min)，連續(xù)干預(yù)2周后，發(fā)現(xiàn)電針使IGF-1、Akt的表達(dá)上調(diào)，同時(shí)下調(diào)FOXO的表達(dá)，延緩骨骼肌萎縮。在糖尿病肌病模型中發(fā)現(xiàn)[10]，電針通過干預(yù)“陽(yáng)陵泉”和“足三里”穴，能夠上調(diào)萎縮肌肉中IGF-1、Akt及p70S6k的表達(dá)，延緩因糖尿病引起的骨骼肌萎縮，促進(jìn)肌肉再生。通過注射D-半乳糖建立衰老性骨骼肌萎縮模型[11]，發(fā)現(xiàn)衰老大鼠骨骼肌中mTOR和磷酸化mTOR的表達(dá)下降，經(jīng)電針干預(yù)后其表達(dá)上調(diào)，從而阻止骨骼肌細(xì)胞繼續(xù)發(fā)生萎縮，提示電針對(duì)骨骼肌的衰老可發(fā)揮緩解作用。在失神經(jīng)肌萎縮大鼠模型中發(fā)現(xiàn)[12]，F(xiàn)OXO3A和MAFbx的表達(dá)顯著升高，電針干預(yù)后其表達(dá)顯著降低，減緩了骨骼肌蛋白降解速率，失神經(jīng)肌萎縮得到緩解。

調(diào)節(jié)萎縮骨骼肌蛋白合成與降解之間的平衡，是目前針刺防治骨骼肌萎縮的主要研究方向，已從多個(gè)肌萎縮模型中驗(yàn)證了UPS的普遍性。

1.2 調(diào)控萎縮骨骼肌中肌細(xì)胞的凋亡

細(xì)胞凋亡(apoptosis)是一種細(xì)胞程序性的死亡方式，對(duì)維持生物體的生長(zhǎng)發(fā)育和細(xì)胞數(shù)量的動(dòng)態(tài)平衡，發(fā)揮重要作用[13]。據(jù)報(bào)道Fas介導(dǎo)的外源性死亡受體途徑、線粒體介導(dǎo)的內(nèi)源性凋亡途徑以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)介導(dǎo)的自噬都在肌萎縮過程中發(fā)揮重要促凋亡作用。

研究發(fā)現(xiàn)[14]，失神經(jīng)大鼠骨骼肌萎縮模型中，Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bax)、細(xì)胞色素C(Cyt C)以及天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)表達(dá)顯著上升，經(jīng)電針(5 Hz、1.5 mA、10 min)連續(xù)干預(yù)21 d后，以上促凋亡相關(guān)因子表達(dá)下調(diào)，抑凋亡因子Bcl-2表達(dá)上升，提示電針能通過調(diào)節(jié)Bcl-2和Bax的表達(dá)，抑制肌細(xì)胞凋亡，延緩肌萎縮。吳珍元等[15]發(fā)現(xiàn)，電針干預(yù)“足三里”和“承山”穴能夠通過上調(diào)Bcl-2并抑制Bax的表達(dá)，抑制肌細(xì)胞凋亡，同時(shí)還能夠下調(diào)萎縮骨骼肌中轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子 β1(transforming growth factor β1,TGF-β1)和結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(connective tissue growth factor,CTGF)的表達(dá)，抑制萎縮骨骼肌中結(jié)締組織增生，延緩失神經(jīng)骨骼肌萎縮。此外，有研究還發(fā)現(xiàn)[16]，電針以波寬200 ms、頻率1/2/3 Hz的電脈沖為優(yōu)化電針參數(shù)，其延緩骨骼肌萎縮的機(jī)制與抑制肌細(xì)胞凋亡有關(guān)。

肌細(xì)胞凋亡在失神經(jīng)性骨骼肌萎縮的發(fā)生中具有特異性，通過調(diào)節(jié)肌細(xì)胞的凋亡比例和數(shù)目，能較直觀地說明針刺延緩失神經(jīng)骨骼肌萎縮的作用機(jī)理。

1.3 調(diào)控萎縮骨骼肌中的自噬反應(yīng)

自噬(autophagy)是一種細(xì)胞自我清理機(jī)制，在各種應(yīng)激條件下起著維持細(xì)胞生存和調(diào)節(jié)體內(nèi)平衡的作用[17]。自噬-溶酶體(autophagy lysosome,AL)系統(tǒng)是調(diào)控骨骼肌蛋白代謝的重要途徑之一，對(duì)維持骨骼肌質(zhì)量具有重要意義[18]。近年研究發(fā)現(xiàn)[19]，適當(dāng)激活的AL系統(tǒng)有利于維持骨骼肌細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，而過度激活的AL系統(tǒng)，將加重骨骼肌萎縮。

Yang等[20]研究發(fā)現(xiàn)，采用經(jīng)皮電刺激“足三里”和“內(nèi)關(guān)”穴進(jìn)行預(yù)處理，能減輕過度訓(xùn)練大鼠的心肌損傷，可能是通過抑制肌細(xì)胞纖維化、自噬程度以及凋亡來實(shí)現(xiàn)的。尚畫雨等[21]研究表明，針刺能夠下調(diào)大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)大鼠腓腸肌中PTEN誘導(dǎo)假定激酶1(PTEN-induced putative kinase 1,PINK1)、parkin和微管相關(guān)蛋白1輕鏈3(LC3)的表達(dá)，減輕過度自噬引起的骨骼肌線粒體損傷。趙偉等[22]通過建立周圍神經(jīng)損傷大鼠模型，發(fā)現(xiàn)電針“足三里”和“環(huán)跳”穴，能夠促進(jìn)細(xì)胞自噬反應(yīng)，使坐骨神經(jīng)功能及組織形態(tài)得到修復(fù)，有利于延緩其靶器官骨骼肌的萎縮。但在自噬過度激活的失神經(jīng)肌萎縮狀態(tài)下，電針能夠通過抑制自噬相關(guān)基因(autophagy-related gene,ATG)，ULK1、Atg13及Beclin1等的過度激活，維持骨骼肌細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，延緩肌萎縮[23]。

目前，自噬在防治骨骼肌萎縮過程中的作用機(jī)理尚未明確，自噬活性適度與過度的界定及有效的治療時(shí)間切入點(diǎn)，是針刺防治骨骼肌萎縮值得進(jìn)一步深入研究和探討的方向。

1.4 調(diào)控萎縮骨骼肌中肌衛(wèi)星細(xì)胞的增殖分化

骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞(skeletal satellite cell,SSC)是具有自我更新和分化能力的干細(xì)胞[24]。正常情況下肌衛(wèi)星細(xì)胞處于靜息狀態(tài)，當(dāng)受各種內(nèi)外源性刺激后進(jìn)入活化態(tài)，活化的肌衛(wèi)星細(xì)胞對(duì)肌肉的損傷修復(fù)起著重要作用[25]?；罨募⌒l(wèi)星細(xì)胞表達(dá)成肌細(xì)胞調(diào)節(jié)因子(MRFs，包括MyoD、Myf5、Myogenin和MRF4)等表面標(biāo)記物以促進(jìn)其分化。研究表明[26]，HGF與肌衛(wèi)星細(xì)胞激活相關(guān)，TRAF6、Pax7、Notch、Six1[27-28]等與促進(jìn)肌衛(wèi)星細(xì)胞的自我更新相關(guān)，肌肉生長(zhǎng)抑制素(myostatin)[29]等與抑制肌衛(wèi)星細(xì)胞的激活、分化相關(guān)。

高睿琦等[30]，將失坐骨神經(jīng)大鼠腓腸肌萎縮模型分為7 d、14 d、21 d組，發(fā)現(xiàn)各時(shí)間點(diǎn)模型組中IGF-1和周期蛋白(cyclin)的表達(dá)均下降，myostatin表達(dá)升高，提示肌衛(wèi)星細(xì)胞的增殖分化受到抑制，骨骼肌發(fā)生萎縮，在“足三里”和“承山”穴持續(xù)電針(5 Hz、1.5 mA、10 min)干預(yù)后，電針組各時(shí)間點(diǎn)大鼠腓腸肌中IGF-1和Cyclin的表達(dá)均上升，肌肉生長(zhǎng)抑制素(myostatin)表達(dá)均下降，說明電針能促進(jìn)肌衛(wèi)星細(xì)胞的增殖，延緩骨骼肌萎縮。此外，在失神經(jīng)骨骼肌萎縮模型中還發(fā)現(xiàn)[31]，電針能夠激活PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路，通過上調(diào)PI3K、Akt以及mTOR的表達(dá)，促進(jìn)肌衛(wèi)星細(xì)胞增殖，從而延緩肌萎縮發(fā)展。

周圍神經(jīng)損傷后，緩慢的神經(jīng)修復(fù)與生長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致骨骼肌發(fā)生不可逆的肌萎縮。激活肌衛(wèi)星細(xì)胞的增殖和分化功能，對(duì)骨骼肌的再生發(fā)揮著重要作用。目前在骨骼肌萎縮模型中針刺對(duì)肌衛(wèi)星細(xì)胞初級(jí)和次級(jí)分化的調(diào)控作用還有待明確。

1.5 調(diào)控萎縮骨骼肌中肌纖維類型的轉(zhuǎn)換

骨骼肌纖維類型主要由四種[32]組成：快速氧化型(ⅡA)、快速酵解型(ⅡB)、中間型(ⅡX)、慢速氧化型(Ⅰ)。慢肌抗疲勞能力強(qiáng)于快肌，當(dāng)骨骼肌發(fā)生萎縮時(shí)，四種肌纖維類型間的轉(zhuǎn)化平衡被打破。

楊勝波等[33]通過建立注射性坐骨神經(jīng)損傷肌萎縮家兔模型，發(fā)現(xiàn)骨骼肌內(nèi)ⅡB型纖維向ⅡA型轉(zhuǎn)化，骨骼肌發(fā)生選擇性肌纖維萎縮，針刺“足三里”“三陰交”和“環(huán)跳”穴能夠減少肌內(nèi)膠原纖維增生，降低骨骼肌中Ⅰ型和ⅡA纖維，尤其是ⅡA型纖維中煙酰胺腺嘌呤二核苷酸四唑氧化還原酶(NADH-TR)的活性，促進(jìn)ⅡA型肌纖維向ⅡB型纖維轉(zhuǎn)化，減少膠原纖維增生，從而改善肌萎縮的狀況。張瑋等[34]研究發(fā)現(xiàn)，失神經(jīng)肌萎縮大鼠腓腸肌內(nèi)，Ⅰ型和Ⅱ型兩種肌纖維直徑都減小，此時(shí)Ⅱ型肌纖維向Ⅰ型轉(zhuǎn)變，電針(2 Hz、20 min)連續(xù)干預(yù)30 d后，電針組和模型組的兩種肌纖維直徑都增大，Ⅰ型增大更為顯著，提示電針可以通過減輕Ⅰ型肌纖維的萎縮程度來延緩骨骼肌萎縮。汪德生等[35]通過建立大鼠模擬失重性骨骼肌萎縮模型，發(fā)現(xiàn)模型組中Ⅱ型肌纖維顯著增加，此時(shí)I型纖維向Ⅱ型纖維發(fā)生轉(zhuǎn)化，經(jīng)電針(2 Hz/100 Hz、1 mA、30 min)干預(yù)雙側(cè)“三陰交”“腎俞”和“脾俞”后，萎縮比目魚肌中Ⅱ型肌纖維數(shù)量顯著下降，此時(shí)Ⅰ型肌纖維為主的抗重力肌萎縮得以緩解。

目前對(duì)于骨骼肌萎縮過程中肌纖維類型轉(zhuǎn)換的研究報(bào)道較少，針對(duì)不同的肌萎縮模型，肌纖維類型間的轉(zhuǎn)換各不相同，而針刺調(diào)控萎縮骨骼肌中肌纖維類型轉(zhuǎn)換對(duì)骨骼肌功能的改善意義重大。

1.6 調(diào)控萎縮骨骼肌中神經(jīng)肌接頭的傳導(dǎo)

骨骼肌的正?；顒?dòng)受神經(jīng)的支配，失神經(jīng)后，骨骼肌收縮功能喪失，發(fā)生快速且嚴(yán)重的肌肉萎縮。運(yùn)動(dòng)終板是由神經(jīng)軸突、Schwann細(xì)胞及骨骼肌共同組成的。研究發(fā)現(xiàn)[36]，失神經(jīng)后，運(yùn)動(dòng)終板的結(jié)構(gòu)發(fā)生退變和破壞，乙酰膽堿酯酶受體(AchR)的含量下降，軸漿運(yùn)輸功能障礙，骨骼肌因失營(yíng)養(yǎng)而發(fā)生萎縮。

李曉濱等[37]通過制作脊髓橫斷傷后下肢肌萎縮大鼠模型發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用督脈電針與神經(jīng)干細(xì)胞移植聯(lián)合的干預(yù)手段，能夠促進(jìn)模型組大鼠脊髓前角運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的存活，電針組脊髓全橫斷損傷后，癱瘓的后肢股二頭肌的萎縮程度得以減輕。這提示，電針能夠提高受損神經(jīng)肌接頭處神經(jīng)元的活性，促進(jìn)神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)，延緩下肢肌萎縮，為臨床治療脊髓橫斷性下肢肌萎縮提供一種思路。

1.7 調(diào)控萎縮骨骼肌中肌細(xì)胞的能量代謝轉(zhuǎn)換

肌萎縮時(shí)，能量代謝相關(guān)酶如Na+-K+ATP酶及Ca2+-ATP酶、磷酸果糖激酶Ⅰa、糖原磷酸化酶、長(zhǎng)鏈脂肪酸輔酶A合酶等酶含量都有所改變。Na+-K+ATP酶在維持細(xì)胞膜電位，細(xì)胞滲透壓以及神經(jīng)和肌肉細(xì)胞沖動(dòng)等方面發(fā)揮重要作用[38]。

李曌嬙[39]研究發(fā)現(xiàn)，電針“足三里”能夠上調(diào)萎縮骨骼肌中Na+-K+ATP酶的活性，促進(jìn)肌肉恢復(fù)，延緩肌肉廢用導(dǎo)致的骨骼肌萎縮。潘華山等[40]研究發(fā)現(xiàn)，針刺“腎俞”、“陽(yáng)陵泉”、“內(nèi)關(guān)”和“足三里”，能夠降低骨骼肌中MDA的含量，提高SOD的活性，抑制線粒體內(nèi)游離Ca2+外流，從而延緩骨骼肌疲勞。此類研究，主要突出針刺防治骨骼肌萎縮，選用穴位的特異性和有效性與肌細(xì)胞的酶活性改變密切相關(guān)。

2 其他

莊伊洢等[41]將失神經(jīng)肌萎縮大鼠的電針干預(yù)分為Ⅰ組(波寬0.5 ms、頻率2 Hz)、Ⅱ組(波寬100 ms、頻率2 Hz)、Ⅲ組(波寬200 ms、頻率2 Hz)，5次為1個(gè)療程，干預(yù)4個(gè)療程之后，發(fā)現(xiàn)電針的脈沖波寬會(huì)影響電針療效，其中100 ms和200 ms的波寬在延緩肌萎縮療效方面優(yōu)于常規(guī)電針儀的0.5 ms脈沖。為電針防治骨骼肌萎縮的參數(shù)設(shè)置提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

袁婷等[42]通過建立鉗夾坐骨神經(jīng)骨骼肌萎縮大鼠模型發(fā)現(xiàn)，與模型組相比，電針組展爪反射的恢復(fù)時(shí)間顯著縮短，腓腸肌濕重率顯著提高，誘發(fā)電位波形顯著恢復(fù)，提示電針干預(yù)能促進(jìn)坐骨神經(jīng)損傷修復(fù)，延緩肌肉萎縮。該實(shí)驗(yàn)對(duì)電針促進(jìn)坐骨神經(jīng)修復(fù)，治療骨骼肌萎縮進(jìn)行了功能性評(píng)價(jià)。

3 總結(jié)與展望

目前，研究者采用針刺防治骨骼肌萎縮的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ投鄡A向于選用失神經(jīng)性肌萎縮模型，該模型具有操作簡(jiǎn)便、造模成功率高的特點(diǎn)。肌萎縮機(jī)制研究較多集中在肌蛋白的分解與合成、凋亡、肌衛(wèi)星細(xì)胞增殖與分化等方面。實(shí)驗(yàn)穴位研究多以“足三里”“承山”“環(huán)跳”穴為主。電針參數(shù)設(shè)置，以脈沖波寬100～200 ms為宜，頻率以1～3 Hz為優(yōu)，時(shí)間30 min以內(nèi)為佳。

綜上所述，針對(duì)本領(lǐng)域，由于骨骼肌萎縮所涉及的機(jī)制復(fù)雜，獨(dú)立蛋白的檢測(cè)往往不能闡述清楚其調(diào)節(jié)機(jī)制，今后應(yīng)加強(qiáng)對(duì)調(diào)節(jié)信號(hào)通路方面的研究。此外，針刺防治骨骼肌萎縮的機(jī)制研究面雖廣，但深度不夠，且多數(shù)實(shí)驗(yàn)并沒有將針刺防治肌萎縮的機(jī)制研究與萎縮骨骼肌功能的恢復(fù)聯(lián)系起來。后期需加強(qiáng)對(duì)針刺治療萎縮骨骼肌功能恢復(fù)及評(píng)價(jià)的相關(guān)研究，使之更具臨床意義。