王明威,謝西梅,張旭龍,白 秀,沈亞亭

(陜西省西安市中醫(yī)醫(yī)院，陜西 西安 710021)

目前，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展及工作壓力的增加，中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生率呈上升趨勢，比如缺血性腦卒中、帕金森病、癲癇、血管性癡呆和阿爾茲海默癥等疾病，大量研究已證實針刺治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的有效性，并從不同的角度及層次進行了其作用機制的研究。本研究通過前期的文獻分析及整理，以“PI3K/Akt信號通路”為切入點，對針刺治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的作用機制進行闡釋，現(xiàn)茲綜述如下。

1 PI3K/Akt信號通路的分子生物學概況

PI3K是一種胞內(nèi)磷脂酰肌醇激酶，與細胞內(nèi)信號轉導有關，其具備脂類激酶、蛋白激酶活性，可被G2蛋白耦聯(lián)受體或受體酪氨酸激酶激活，同時負責使磷脂酰肌醇環(huán)上3羥基發(fā)生磷酸化，從而激活其下游靶點[1]。Akt是一個具有絲氨酸和蘇氨酸激酶活性的靶激酶，因其與蛋白激酶A和蛋白激酶C高度同源，故也稱為蛋白激酶B(PKB)。Akt有3種亞型，如Aktl(PKBα)、Akt2(PKBβ)和Akt3(PKBγ)。Aktl和Akt2廣泛的分布于人體細胞組織中，而Akt3則主要分布于腦、腎和骨骼肌等組織中[2]。Akt作為通路的中心環(huán)節(jié)，當Akt充分活化時，其主要依賴于PI3K依賴性激酶信號通路，同時它也是PI3K的一個下游靶點，傳遞PI3K的重要信息[3]。

PI3K/Akt信號通路主要參與細胞的增殖分化[4]。當Akt活化后能經(jīng)過多途徑促進細胞存活，主要調控途徑有：①直接或間接影響轉錄因子家族(Forkhead、CREB、NF-κB)從而有效促進轉錄因子的活性，調控細胞凋亡；②磷酸化后抑制與抗凋亡因子Bcl-2和Bcl-xl的結合，減少細胞死亡；③抑制凋亡相關因子半胱天冬酶caspase-3和caspase-9磷酸化，抑制凋亡；④使GSK3失活從而阻止凋亡通道的激活[5]。

因此PI3K/Akt信號通路是細胞內(nèi)重要的信號傳導途徑，參與細胞的增殖、分化及代謝等過程，廣泛應用于臨床疾病的機制研究中。

2 針刺調節(jié)PI3K/Akt通路對缺血性腦卒中的影響

隨著社會的發(fā)展，腦卒中已成為常見的死亡原因之一。當腦缺血達到一定時間后恢復血供，再灌注進一步激活炎癥反應和細胞凋亡，會使組織損傷和功能障礙加重，導致腦不可逆損傷，即缺血再灌注損傷。當缺血再灌注損傷時，PI3K/Akt信號通路可被激活[6]。Noshita等[7]在大鼠腦缺血前1 h在側腦室注射PI3K/Akt的抑制劑，發(fā)現(xiàn)大鼠腦梗死面積顯著增大，神經(jīng)行為學評分也明顯下降，這說明PI3K/Akt信號通路參與了缺血再灌注早期損傷誘導的應激反應，該通路還可能促進神經(jīng)細胞的存活。

隨著醫(yī)學的發(fā)展，針刺治療腦卒中的有效性在臨床中得到證實，且被廣泛應用。何二濤[8]研究發(fā)現(xiàn)，缺血再灌注早期Akt磷酸化顯著增高，給予中等強度電針刺激可激活PI3K/Akt通路，上調Akt(Ser473)的磷酸化水平，還可產(chǎn)生腦缺血耐受作用。腦缺血后，需要新生血管提供營養(yǎng)物質給缺血組織進行修復，才能維持正常的組織代謝，而缺血性腦血管病治療的關鍵在于盡快地恢復缺血腦組織的血流供應，挽救缺血半影區(qū)瀕臨死亡的神經(jīng)元，這樣才能有利于神經(jīng)功能的恢復。張珊珊[9]發(fā)現(xiàn)電針可通過上調基質細胞衍生因子-1α(SDF-1α)的表達，激活PI3K/Akt信號通路，從而促進缺血區(qū)大腦的血管再生，通過加強該信號通路的激活，還促進內(nèi)皮前體祖細胞(EPCs)歸巢至缺血組織區(qū)參與血管再生。宓丹等[10]實驗表明通過采用眼針療法，刺激“肝區(qū)”“腎區(qū)”“上焦”“下焦”穴位，可激活PI3K/Akt通路，促進Akt磷酸化，減輕腦缺血再灌注損傷引起的細胞凋亡，發(fā)揮了保護神經(jīng)的作用。Bcl-2蛋白家族主要參與細胞的內(nèi)源性凋亡途徑完成對細胞凋亡的調控。而Akt磷酸化Bcl-2相關細胞凋亡促進因子(BAD)，從而能夠抑制細胞凋亡途徑的起始過程，抑制凋亡通路激活，減少細胞凋亡。李令建等[11]研究發(fā)現(xiàn)電針可通過上調Bcl-2蛋白的表達，下調Bax蛋白的表達，從而抑制細胞凋亡，發(fā)揮神經(jīng)保護作用。以上研究表明PI3K/Akt通路能激活/抑制胞內(nèi)各種蛋白磷酸化，從而調控細胞存活及凋亡[12]。

3 針刺調節(jié)PI3k/Akt通路對帕金森病的影響

帕金森病是中老年常見的一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，臨床表現(xiàn)為靜止震顫、運動遲緩、肌強直和姿勢步態(tài)異常等?，F(xiàn)代醫(yī)學認為主要病理改變是中腦黑質多巴胺能神經(jīng)元進行性缺失。近年來研究發(fā)現(xiàn)外界環(huán)境刺激因素容易導致內(nèi)質網(wǎng)鈣紊亂和蛋白質錯誤折疊沉積，引起內(nèi)質網(wǎng)應激(Endo plasmic Reticulum Stress，ERS)，當ERS過度時，就會誘導復雜的促凋亡途徑，從而引起細胞損傷及死亡。有研究發(fā)現(xiàn)[13-14]PI3K、p-Akt蛋白在PD模型大鼠黑質高表達，同時促進PD大鼠黑質氧化應激反應，當激活PI3K/Akt通路后，多巴胺D1受體激動劑能有效保護PD體外模型PC12下?lián)軗p傷。目前臨床研還發(fā)現(xiàn)，嗜酸性包涵體形成主要是α突觸核蛋白在胞內(nèi)沉積，導致神經(jīng)元變性凋亡。PD患者腦內(nèi)自噬增加，自噬可以降解α突觸核蛋白，還有研究表明[15]通過抑制PI3K/Akt信號通路，促進自噬清除α突觸核蛋白來抑制PI3K/Akt信號通路，保護神經(jīng)元。

袁利[16]給予PD模型大鼠電針干預，發(fā)現(xiàn)電針能夠明顯上調PD大鼠中腦黑質PI3K、Akt的蛋白和基因表達,下調PD模型大鼠中腦黑質ATF6、Caspase-3的蛋白和基因表達。說明電針能夠通過激活PI3K/Akt信號通路，從而抑制內(nèi)質網(wǎng)應激的發(fā)生，保護細胞免于凋亡。馮琬迪等[17]通過對比治療前后小鼠的爬桿行為學和小鼠中腦黑質致密部多巴胺神經(jīng)元的丟失程度級腦Akt的表達，發(fā)現(xiàn)針刺舞蹈震顫控制區(qū)聯(lián)合美多芭可有效增加黑質和海馬CA1、CA3及CA4區(qū)Akt的表達，改善神經(jīng)精神癥狀。從上述研究可知針刺可以通過調控PI3K/Akt通路，上調或下調其腦內(nèi)蛋白和基因的表達，影響帕金森腦內(nèi)的氧化應激。

4 針刺調節(jié)PI3K/Akt通路對癲癇的影響

癲癇是一組由不同病因所引起，腦部神經(jīng)元高度同步化異常放電所致。癲癇常反復發(fā)作，嚴重可導致腦神經(jīng)元損傷，甚至死亡[18]。癲癇發(fā)作對海馬神經(jīng)細胞產(chǎn)生不同程度的損傷，損傷的神經(jīng)細胞會引起部分神經(jīng)功能的缺失，而這些神經(jīng)細胞主要通過細胞體內(nèi)PI3K/Akt通路存活[19]。有相關研究者觀察顳葉癲癇大鼠海馬Akt蛋白表達變化與海馬神經(jīng)元凋亡之間關系時發(fā)現(xiàn)上調磷酸化Akt蛋白表達有利于減少海馬神經(jīng)元凋亡[20]。

楊帆等[21]實驗亦證實了針刺通過調控細胞內(nèi)PI3K/Akt信號轉導，調節(jié)了PI3K和Akt蛋白表達。劉鵬等[22]發(fā)現(xiàn)針藥結合有效改善癲癇大鼠的認知和學習記憶能力，考慮可能是因針藥結合激活了PI3K/Akt傳導通路，抑制了PI3K-P85及AKT的蛋白表達，有效抑制海馬神經(jīng)細胞的凋亡及神經(jīng)細胞的壞死，改善神經(jīng)功能缺失，起到腦保護的作用。海馬區(qū)苔蘚纖維出芽可促進癲癇發(fā)生，而雷帕霉素哺乳動物靶點(mTOR)是PI3K/Akt通路的下游絲氨酸/蘇氨酸激酶，實驗研究也表明針刺可以減少癲癇發(fā)病頻率、緩解癲癇發(fā)作程度[23]考慮可能是針刺調控PI3K/Akt通路下游的mTOR，對硬化海馬顆粒層顆粒細胞苔蘚纖維軸突的抑制發(fā)揮了作用。

5 針刺調節(jié)PI3K/Akt通路對血管性癡呆的影響

血管性癡呆是多種腦血管疾病引發(fā)腦組織受損并出現(xiàn)以癡呆為主要表現(xiàn)的臨床綜合征?；颊吲R床表現(xiàn)多呈現(xiàn)認知功能呈進行性下降，并伴有在記憶、定向、語言功能和視空間功能等方面的缺陷。而細胞凋亡與血管性癡呆息息相關。有研究表明，當相關的細胞發(fā)生凋亡時將會導致記憶障礙的發(fā)生，通過下調蛋白的表達則可抑制細胞的凋亡，進而改善記憶能力。相關研究發(fā)現(xiàn)Bcl-2蛋白家族在調節(jié)線粒體膜通透性改變起著重要的作用，而Bcl-2家族也是與細胞凋亡密切相關的基因。

有研究表明[24]電針治療能抑制Bcl-2蛋白家族成員對線粒體膜的通透性改變作用,減少細胞色素C的釋放,從而抑制Caspase的激活,改善海馬CA1錐體細胞凋亡，達到改善VD大鼠的學習記憶能力,減輕VD大鼠海馬病理損害。陳英華等[25]針刺風池、四神聰治療VD大鼠,發(fā)現(xiàn)大鼠海馬區(qū)抗凋亡蛋白Bcl-2表達增加,促凋亡蛋白bax表達減少，使大鼠腦組織得到了保護。王晅等[26]電針VaD大鼠模型百會、大椎和雙側腎俞穴，以水迷宮試驗檢測大鼠行為學認知能力，蛋白質印跡法測海馬PI3K p85表達及Akt磷酸化水平，結果發(fā)現(xiàn)電針改善VaD大鼠的認知功能，促進海馬PI3Kp85蛋白表達，提高了Akt磷酸化水平。

6 針刺調節(jié)PI3K/Akt通路對阿爾茲海默癥的影響

阿爾茨海默病是一種進行性記憶減退、認知功能障礙伴精神行為異常的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。目前關于阿爾茲海默癥的發(fā)病機制研究，主要集中在過度磷酸化的tau蛋白結合β淀粉樣蛋白，導致微管網(wǎng)絡不穩(wěn)定，形成神經(jīng)元纖維纏結,致使神經(jīng)元死亡[27]。Tau蛋白的磷酸化受多種激酶及相關信號通路的調節(jié)，其中PI3K/Akt信號通路對調節(jié)tau蛋白磷酸化起到了重要的作用，PI3K/Akt通過該通路的下游信號分子GSK-3β發(fā)揮作用，GSK-3β為人體內(nèi)重要的蘇氨酸/絲氨酸蛋白激酶，GSK-3β激活后會促進tau蛋白的磷酸化。當PI3K活化后可促進Akt的Thr308位點磷酸化，從而使Akt活化。活化后的Akt會對信號通路下游GSK-3β產(chǎn)生負性調節(jié)作用[28]。

針灸因其獨特的思路及治療方法，并通過大量的臨床及實驗證實了治療AD的可靠性。研究發(fā)現(xiàn)[29-30]電針能有效降低血清β淀粉樣蛋白的水平，調節(jié)tau蛋白磷酸化，改善大鼠學習記憶能力。徐少群等[31]以“補髓益精,醒神開竅”為治則,針刺異氟醚誘導AD樣病小鼠百會、涌泉穴，發(fā)現(xiàn)轉基因小鼠海馬區(qū)PI3K、Akt蛋白表達顯著增多，海馬區(qū)神經(jīng)元凋亡也明顯減少。李翎玉[32]以迎香穴為主穴的“嗅三針”干預AD大鼠發(fā)現(xiàn)，其能降低AD小鼠海馬PI3K、Akt蛋白的表達，影響PI3K/Akt信號轉導途徑，促進Aβ的降解及清除，進而提高小鼠的認知功能。

7 小結

PI3K/Akt信號通路廣泛參與細胞的增殖、分化及代謝等過程，是細胞內(nèi)重要的信號傳導途徑，廣泛應用于臨床疾病的機制研究中。而通過文獻分析發(fā)現(xiàn)PI3K/Akt信號通路還廣泛存在于神經(jīng)元細胞中，在諸多中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中發(fā)揮著保護神經(jīng)的作用，影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育以及神經(jīng)細胞的生存、增殖及分化等。PI3K/Akt信號轉導通路與中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療之間的相互作用為針刺治療疾病帶來了更多的新思路，同時也證實了針灸可多途徑、多層次以及多靶點發(fā)揮治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的作用。通過針刺干預PI3K/Akt信號轉導通路抑制或促進蛋白的表達，可減輕其帶來的炎癥反應，減少神經(jīng)細胞凋亡，還能促進血管再生，達到神經(jīng)元修復，這也有助于進一步探討和闡明PI3K/Akt信號轉導通路在針刺治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的分子調控機制提供了新的思路和方法。PI3K/Akt通路可以作為聯(lián)系細胞外信號與細胞應答的橋梁，針刺可通過影響上游信號分子來作用于下游的信號分子對細胞起到調節(jié)作用，但是目前在針灸治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中對該通路上下游信號以及信號間的相互作用研究較少，在以后的研究中可增加實驗設計，完善研究范疇。而PI3K/Akt信號通路還可作用于抑郁癥、脊髓損傷和停頓舞蹈癥等，針刺后是否同樣能對該通路進行調控，其針刺在這些疾病中的作用機制仍有待深入，這為研究者后期開展研究及探索提供了科學的思路與方法。