王 靜，秦 悅，劉 群，唐雨佳，武煜明，蔡恩麗，褚 鑫

(云南中醫(yī)藥大學(xué),云南 昆明 650500)

中樞神經(jīng)系統(tǒng)(Central nervous system,CNS)由腦和脊髓組成，血液循環(huán)障礙、代謝紊亂、感染及中毒等均可導(dǎo)致CNS疾病發(fā)生，且多伴有各種并發(fā)癥。如腦卒中(cerebral stroke)作為常見(jiàn)性難治疾病，治療極為棘手。CNS受損時(shí)，機(jī)體自身部分神經(jīng)干細(xì)胞(NSCs)可被激活、遷移，發(fā)揮修復(fù)和代償作用。同時(shí)相關(guān)信號(hào)通路被激活，Notch信號(hào)通路作為調(diào)節(jié)NSCs增殖分化的重要信號(hào)通路，因此針刺干預(yù)此通路治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病成為目前研究熱點(diǎn)。

1 Notch信號(hào)通路

1.1 Notch信號(hào)通路概述

Notch信號(hào)通路是一條在調(diào)節(jié)干細(xì)胞增殖分化和細(xì)胞凋亡等領(lǐng)域起重要作用的高度保守的細(xì)胞通路。Notch基因編碼一種膜蛋白受體，由Notch受體、Notch配體即DSL(Delta,Serrate,Lag-2)蛋白和細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)器分子(CSL-DNA結(jié)合蛋白)3部分組成，在不同物種中具有高度同源性。

1.2 Notch信號(hào)通路的機(jī)制

在哺乳動(dòng)物中, Notch受體可以分為4個(gè)類型, 即 Notch1-4，是一種膜蛋白，它由胞內(nèi)段、跨膜段和胞外段3部分組成[1-2]。Notch信號(hào)的產(chǎn)生是通過(guò)相鄰細(xì)胞的Notch配體與受體相互作用，由胞內(nèi)段(intracelluar domain of Notch,NICD)將細(xì)胞信號(hào)傳至細(xì)胞核,與轉(zhuǎn)錄因子CSL家族(CBFI/Suppressor of Hairless/LAG-1 famliy)結(jié)合,形成 NICD/RBP-JK/MAML轉(zhuǎn)錄激活復(fù)合體，從而發(fā)揮調(diào)節(jié)靶基因抑制物的作用。Notch信號(hào)通路的靶基因堿性-螺旋-環(huán)-螺旋(basic helix-loop- helix,bHLH)對(duì)NSCs 未分化狀態(tài)的維持起著非常重要的作用,這種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑有CSL家族蛋白的參與被叫做CSL依賴途徑[3]。這種經(jīng)典的Notch信號(hào)通路, 在哺乳動(dòng)物體內(nèi), 也叫做CBF-1/RBP-Jκ依賴途徑, 哺乳動(dòng)物的下游靶基因?yàn)镠es(Hairy and enhancer of split)，包括Hes1-7，但是hes家族成員在某單一動(dòng)物體中不一定全部存在[4]。其作為通路下游靶基因?qū)ι窠?jīng)前體細(xì)胞的增殖分化進(jìn)行調(diào)控，不同的Hes作用不同。如Hes1轉(zhuǎn)錄表達(dá)能夠促進(jìn)神經(jīng)前體細(xì)胞進(jìn)行自我更替與增殖;Hes3作為Notch通路的重要效應(yīng)基因，主要作用為促進(jìn)神經(jīng)元的增殖，并且?guī)椭捶只纳窠?jīng)元維持其形態(tài)[5]。對(duì)神經(jīng)干細(xì)胞的維持和抑制分化起著決定性作用的是Notch信號(hào)，但哺乳動(dòng)物腦內(nèi)多潛能干細(xì)胞分化功能需要Notch和Hes基因共同維持[6]。

2 Notch信號(hào)通路在針刺治療腦卒中的作用機(jī)制

2.1 針刺調(diào)節(jié)Notch信號(hào)通路促進(jìn)缺血性腦卒中血管新生

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)作為一種具有高度特異性的促血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子，有促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷移、增殖和血管形成等作用。內(nèi)皮抑素(endostatin,ES)是一種血管抑制劑，主要作用為特異性抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞生成。針刺刺激Notch通路能有效調(diào)控與VEGF相關(guān)的因素，以增強(qiáng)或減弱地表達(dá)于血管，從而治療缺血性腦卒中。血管生成的關(guān)鍵調(diào)控因子VEGF受體的表達(dá)增多，可有效調(diào)控血管密度升高以改善腦缺血情況，GRIDLEY[7]在其研究中發(fā)現(xiàn)Notch通路的激活能夠促使VEGF受體表達(dá)增加，而VEGF受體是調(diào)控血管密度的重要因子，Notch信號(hào)的改變可以使血管密度降低或者增加。這一結(jié)果與楊敏等[8]研究相同，頭針可能通過(guò)激活Notch通路，增加腦缺血區(qū)VEFG的含量與減少ES含量以促進(jìn)腦缺血損傷后血管的新生，改善缺血區(qū)的血液供應(yīng)和恢復(fù)神經(jīng)功能。王拯等[9]研究發(fā)現(xiàn),Notch信號(hào)通路與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子及其他信號(hào)通路可相互協(xié)調(diào)于血管新生這個(gè)過(guò)程，但其他信號(hào)通路在影響血管再生方面與Notch通路關(guān)聯(lián)性強(qiáng)弱不等，這也為研究其他通路是否參與調(diào)控腦缺血損傷的修復(fù)提供新角度。

2.2 針刺調(diào)節(jié)Notch信號(hào)通路促進(jìn)缺血性腦卒中NSCs增殖

Notch信號(hào)通路參與NSCs的更新，一方面是因?yàn)榛罨腘otch信號(hào)通路調(diào)節(jié)Hes家族表達(dá)并抑制bHLH轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá),直接參與NSCs的自我更新；另一方面, Notch信號(hào)通路本身參與調(diào)控細(xì)胞周期的長(zhǎng)短從而間接影響NSCs的自我更新[1]。配體、受體的增加往往促使下一階段的生化反應(yīng)更活躍，Zhao等[10]電針百會(huì)穴預(yù)處理腦缺血(MCAO)大鼠后發(fā)現(xiàn)，缺血再灌注后大鼠紋狀體中Notch1、Notch4受體和Jag1配體的表達(dá)顯著增加。電針預(yù)處理大鼠紋狀體中Hes1基因在缺血再灌注早期表達(dá)明顯增高，Hes5基因在缺血再灌注后中期表達(dá)明顯升高。NICD蛋白含量在再灌注后24 h達(dá)到高峰，且較對(duì)照組提前，這提示通過(guò)Notch信號(hào)通路調(diào)控機(jī)體可能提前開(kāi)始腦缺血損傷的修復(fù)。Tao等[11]實(shí)驗(yàn)觀察到活化的 Notch1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，可增加海馬區(qū)巢蛋白(Nestin)陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)，并且能促進(jìn)腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)和膠質(zhì)源神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(GDNF)等的分泌，從而發(fā)揮對(duì)腦缺血的治療作用。在陶靜等[12]的實(shí)驗(yàn)研究中同樣發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)電針處理后，缺血周圍區(qū)皮質(zhì)和缺血側(cè)室管膜下區(qū)( subventricular zone，SVZ)Notch1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有活化趨勢(shì)，使活化的NICD蛋白數(shù)量增加，并且能夠讓Hes1和Hes5的表達(dá)激活，從而加快缺血損傷后NSCs的增殖。采用γ分泌酶抑制劑(DAPT)阻斷Notch信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路時(shí)，電針促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞增殖現(xiàn)象被抑制，減少神經(jīng)細(xì)胞的分化。表明電針可拮抗DAPT，調(diào)控神經(jīng)細(xì)胞增殖分化，從而改善腦缺血后的功能障礙[13-14]。

神經(jīng)上皮干細(xì)胞蛋白(neuroepithelial stemcell protein,Nestin)即巢蛋白，Nestin的表達(dá)在神經(jīng)干細(xì)胞中起于胚胎時(shí)期，隨著神經(jīng)干細(xì)胞的不斷遷徙，其表達(dá)逐漸減低，當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞分化成熟后停止表達(dá)。Nestin現(xiàn)廣泛用于鑒定神經(jīng)干細(xì)胞，可通過(guò)Nestin反映大鼠海馬神經(jīng)干細(xì)胞的增殖情況[15]。波形蛋白(Vimentin)屬于中間絲蛋白的一種，能被神經(jīng)祖細(xì)胞(progenitor)/前體細(xì)胞(precusor)和神經(jīng)干細(xì)胞(neural stem cell, NSC)表達(dá)，它具有自我分化和更新的能力，因此為神經(jīng)系統(tǒng)非再生性疾病的治療提供了新方法[16]。Ki-67是一種核蛋白質(zhì)，可提示細(xì)胞的增殖活躍程度，其陽(yáng)性表達(dá)呈棕色或褐棕色，定位于細(xì)胞核內(nèi)作為細(xì)胞增殖指標(biāo)。電針處理曲池、足三里后[15]，腦缺血再灌注損傷大鼠腦梗死體積明顯減少，大鼠腦缺血區(qū)周圍皮質(zhì)及缺血側(cè)室管膜下區(qū)(subventricular zone,SVZ)的Ki-67、Nestin和Vimentin陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)均有顯著增加，表明神經(jīng)干細(xì)胞有增殖情況。7天后缺血周圍皮質(zhì)區(qū)及缺血側(cè)SVZ區(qū)中JAG1、NICD、Hes1、Hes5蛋白表達(dá)明顯增加。其機(jī)制可能為針刺活化Notch通路，釋放NICD上調(diào)Hes1、Hes5的表達(dá)，從而促進(jìn)缺血區(qū)周圍皮質(zhì)及缺血側(cè)SVZ區(qū)NSCs的增殖。另一電針干預(yù)實(shí)驗(yàn)中[15]，腦缺血大鼠的神經(jīng)功能障礙得到明顯改善，并且使Notch信號(hào)通路激活，其中的NICD和Notch1受體的表達(dá)增強(qiáng)，加強(qiáng)海馬神經(jīng)干細(xì)胞的增殖，從而起到治療腦缺血的作用。醒神開(kāi)竅針刺法治療缺血性中風(fēng)[17]，也證實(shí)針刺能通過(guò)調(diào)節(jié)Notch信號(hào)通路，對(duì)NSCs增殖和分化起到一定促進(jìn)作用，從而促進(jìn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的修復(fù)。Notch 信號(hào)通路對(duì)于NSCs的增殖分化和內(nèi)源性NSCs的維持都是不可或缺的，因此Notch 信號(hào)通路對(duì)機(jī)體神經(jīng)再生的調(diào)節(jié)具有重要意義。并由此推測(cè)成體哺乳動(dòng)物腦梗死后如果在某種刺激下能夠產(chǎn)生足夠量的內(nèi)源性NSCs，并分化為神經(jīng)元、膠質(zhì)細(xì)胞，將能夠有效治療神經(jīng)功能缺損和改善肢體運(yùn)動(dòng)功能。由于參與神經(jīng)干細(xì)胞自我更新的因素繁多，和Notch信號(hào)通路之間的關(guān)聯(lián)性并不明確，王玨等在其綜述中指出的，關(guān)于Notch通路作用特定時(shí)間點(diǎn)的研究可能在未來(lái)對(duì)于NSCs增殖分化的干預(yù)產(chǎn)生更深遠(yuǎn)的影響[1]。

3 Notch信號(hào)通路在針刺治療非腦卒中相關(guān)疾病中的研究

3.1 針刺調(diào)節(jié)Notch信號(hào)通路增強(qiáng)神經(jīng)可塑性

相關(guān)研究表明[18]神經(jīng)可塑性特別是海馬齒狀回的神經(jīng)可塑性可能是抑郁癥治療的入手點(diǎn)[19]。神經(jīng)細(xì)胞突起的擴(kuò)展和生長(zhǎng)也受Notch信號(hào)通路的影響，在神經(jīng)元培養(yǎng)中，Notch信號(hào)刺激軸突分支抑制軸突生長(zhǎng)，在不同階段Notch1、其配體Jagged1及其下游靶基因Hes-1對(duì)神經(jīng)元軸突的影響顯示不同的活性。微管結(jié)合蛋白(MAP-2)作為神經(jīng)元樹(shù)突標(biāo)志物，可參與突觸可塑性和神經(jīng)突起生長(zhǎng)過(guò)程。鄧雪等基于此實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),電針組海馬組織中MAP-2蛋白及Notch蛋白的表達(dá)量大于模型組，Jagged1和Hes1蛋白表達(dá)量小于模型組?？芍浴澳I腦相濟(jì)”理論為指導(dǎo)的電針療法治療圍絕經(jīng)期抑郁癥可能是通過(guò)調(diào)節(jié)Notch信號(hào)通路以影響海馬神經(jīng)細(xì)胞可塑性而發(fā)揮作用的。電針百會(huì)、印堂等穴位治療抑郁癥可達(dá)到與藥物治療相同的效果，甚至在某些方面針刺治療效果優(yōu)于藥物治療。艾灸處理血管性癡呆(Vascular dementia,VD)大鼠[20]，可明顯見(jiàn)到Notch1、Hes3 mRNA的表達(dá)增強(qiáng)，Notch1受體被刺激并表達(dá)，激活Notch信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，下游靶基因Hes3被激活，抑制神經(jīng)元分化，從而顯著改善大腦缺血缺氧的狀態(tài)，雖然不能完全抑制腦損傷和緩解腦缺血狀態(tài)，但能減少腦損傷的發(fā)生。

3.2 針刺調(diào)節(jié)Notch信號(hào)通路抑制神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞不可逆分化

影響脊髓內(nèi)神經(jīng)干細(xì)胞的生成和分化的因素有很多，其中一個(gè)重要原因是大量促神經(jīng)膠質(zhì)分化的信號(hào)在脊髓損傷(SCI)后十分活躍，Notch信號(hào)的表達(dá)也顯著增強(qiáng)[21]。許多臨床實(shí)踐證,實(shí)電針可促進(jìn)脊髓損傷后的神經(jīng)功能恢復(fù)，Notch信號(hào)作為一種促神經(jīng)膠質(zhì)分化信號(hào)在脊髓損傷后被激活，表達(dá)增強(qiáng)，可加速并促進(jìn)NSC向膠質(zhì)細(xì)胞不可逆性的分化。時(shí)素華等[22]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),電針處理后Notch1和ps1的表達(dá)升高且較使用藥物顯著。由此可知電針可通過(guò)明顯增加Notch1和ps1表達(dá)從而抑制神經(jīng)細(xì)胞向膠質(zhì)細(xì)胞分化減輕大鼠脊髓損傷，促進(jìn)脊髓損傷的再生和修復(fù)。Geng等[23]發(fā)現(xiàn)，電針“命門”“大椎”穴位后明顯抑制了脊髓損傷大鼠局部Notch1、Notch3、Notch4及Hes1mRNA的表達(dá)，阻止脊髓內(nèi)增殖的神經(jīng)干細(xì)胞向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化，從而避免了星形膠質(zhì)細(xì)胞阻礙SCI修復(fù)。

4 小結(jié)

近年來(lái)，隨著中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)病率和死亡率的增高，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療方法也在不斷發(fā)展，大量臨床實(shí)踐證明，針刺治療中樞系統(tǒng)疾病具有較好的療效，針刺具有調(diào)理氣血、扶正固本和疏通筋脈的作用，能促進(jìn)建立腦血管側(cè)支循環(huán)和改善機(jī)體“內(nèi)結(jié)內(nèi)瘀”的病理狀態(tài)[24]，但針刺療法治療中樞系統(tǒng)疾病的作用機(jī)制尚未明確。

Notch信號(hào)通路是一條對(duì)調(diào)節(jié)干細(xì)胞增殖分化和細(xì)胞凋亡等起重要作用的細(xì)胞通路。首先，Notch信號(hào)通路在神經(jīng)干細(xì)胞的維持和抑制分化方面起著決定性的作用，能促進(jìn)神經(jīng)前體細(xì)胞進(jìn)行自我分化增殖[6];其次，Notch信號(hào)通路的激活能增加血清中VEGF的分泌和減少ES的表達(dá)從而促進(jìn)血管的再生[8],Notch信號(hào)通路也能夠直接或間接參與NSCs的自我更新;此外，Notch信號(hào)通路可以通過(guò)影響海馬神經(jīng)細(xì)胞可塑性而發(fā)揮對(duì)抑郁癥的治療作用，Notch信號(hào)還能作為一種促神經(jīng)膠質(zhì)分化信號(hào)在脊髓損傷后被激活，從而促進(jìn)脊髓損傷的恢復(fù)。

綜上，Notch信號(hào)通路在針刺治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中具有重要作用，但針刺治療中樞系統(tǒng)疾病是多通路為媒介作用的結(jié)果[1]，因此Notch信號(hào)通路和其他通路之間如何共同作用參與治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病整個(gè)過(guò)程的機(jī)制以及Notch信號(hào)通路在特定時(shí)間點(diǎn)的作用值得進(jìn)一步探究。