李宇航 程為平 閆慈愛 張奇
癲癇(epilepsy)是一種由不同病因引起,大腦神經元短暫異常放電所致的慢性神經功能障礙疾病,具有反復發(fā)作的特點。流行病學調查顯示,中國約有1000萬人群受累,患病率達0.9‰~8.5‰,每年新增病例約40萬,造成了沉重的健康、經濟和社會負擔[1]。近年來,無論是臨床研究[2]還是基礎研究[3]均表明,針灸作為中醫(yī)特色療法在提高癲癇治療總有效率、降低癲癇發(fā)作程度、減少不良反應率、增加腦電圖恢復正常率等方面均取得了較好的治療效果。癲癇屬于多因素、多機制類疾病,而針灸可以通過多種途徑發(fā)揮整體調節(jié)作用,并且相較于抗癲癇藥物具有療效穩(wěn)定、副作用小,長期可用等優(yōu)勢。隨著針灸在癲癇臨床應用中的豐富和發(fā)展,對其治療靶點及機制的研究也日益深入。在此基礎上,本文就近10年針灸治療癲癇機制的實驗研究進展進行綜述,以期為臨床研究提供幫助與借鑒。
細胞凋亡是一種由基因編碼調控發(fā)生的程序化死亡,是癲癇發(fā)作后海馬神經元丟失的一種主要方式。海馬神經元丟失作為癲癇發(fā)作的病理特征,同時也是致使癲癇反復發(fā)作,加重其嚴重程度的重要原因[4]。神經元凋亡是由多重途徑調控發(fā)生的。目前研究發(fā)現(xiàn)針灸可以通過以下幾種機制抑制神經元凋亡。
磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol-3-kinase/protein kinase B,PI3K/Akt)信號通路主要參與調節(jié)細胞的增殖、分化、代謝、抗凋亡以及調節(jié)學習記憶能力等。研究[5]發(fā)現(xiàn)激活PI3K/Akt信號通路有利于拮抗癲癇發(fā)作后神經元細胞凋亡。研究[6-7]證實針刺“百會”“大椎”可明顯上調戊四氮(pentetrazol,PTZ)致癇大鼠海馬CA1、CA3區(qū)PI3K及Akt蛋白表達量,并且認為針刺減輕神經元損傷的作用機制與PI3K/Akt信號通路的激活密切相關。另有研究[8]證實穴位埋線可以通過調節(jié)PI3K及Akt的蛋白表達,有效拮抗神經元凋亡。
半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)作為半胱氨酸蛋白酶(Caspase)家族在凋亡級聯(lián)反應中最關鍵的執(zhí)行因子,隨著癲癇發(fā)作后神經元凋亡的發(fā)生,其陽性表達明顯增加[9-10]。研究[11]證實針刺“百會”“大椎”可減輕 PTZ 致癇大鼠癲癇發(fā)作程度,有效抑制其大腦皮質及海馬神經元Caspase-3的免疫反應性,抑制凋亡的發(fā)生。
B淋巴細胞瘤-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)家族蛋白是線粒體細胞內在凋亡途徑的中心調節(jié)因子[12]。Bcl-2 家族主要分為兩種,一種是抗凋亡蛋白,主要有Bcl-2、Bcl-x和Bcl-xl等;一種是促凋亡蛋白,主要有 Bax、Bid和Bim 等。研究[13]表明電針預處理可能通過抑制癲癇持續(xù)狀態(tài)(status epilepticus,SE)后海馬區(qū)促凋亡因子Bax、Bid、Bim的表達,進而減少神經元的凋亡。另有研究[11]認為針刺“百會”“大椎”可能通過提高PTZ致癇大鼠海馬區(qū)Bcl-2蛋白表達、降低Bax表達,拮抗Bcl-2/Bax表達失衡以抑制凋亡發(fā)生。
腫瘤抑制基因(P53)主要分為突變型(癌基因)和野生型(抑癌基因)。野生型P53基因及其編碼的蛋白可通過激活一系列下游基因,進而誘導癲癇后神經元凋亡和促進分化,是最常見的促凋亡效應因子[14, 15]。研究[16]發(fā)現(xiàn)溫針灸治療可通過顯著改善PTZ致癇大鼠海馬區(qū)P53水平,拮抗神經元細胞凋亡。另有研究[17]證實針康法可以顯著下調缺氧缺血性新生大鼠P53蛋白表達,與之伴隨的是神經元凋亡的減少。
綜上所述,針灸抗癇機制或與調控多種凋亡因子以抑制神經細胞凋亡,減少海馬神經元丟失密切相關。抑制神經元凋亡作為治療癲癇的重要方向一直以來是實驗研究熱點,越來越多的證據(jù)表明,多種微小RNA(microRNA,miRNA)可能通過調控神經元凋亡而參與癲癇進展[18-19],而針灸對于miRNA表達的影響也多有研究,未來或可從此方向切入,以進一步揭示針灸治療癲癇的作用機理。
大量研究表明炎癥和癲癇之間存在互為因果的關系,神經炎癥可增加癲癇發(fā)作的易感性,而癲癇發(fā)生后炎性因子的高表達又是癲癇發(fā)展的關鍵因素,并可增加復發(fā)性癇性發(fā)作的可能性,二者相互影響,推動癲癇發(fā)生發(fā)展,造成惡性循環(huán)[20]。腦內炎癥的持續(xù)存在,可能是促使其發(fā)展成為藥物難治性癲癇的重要原因[21]。諸多研究表明針灸可以通過多種途徑抑制其炎性反應,減少癲癇發(fā)作。
核因子-кB(nuclearfactorkappa-B,NF-кB)作為一種重要的轉錄因子,其活化是癲癇發(fā)病機制的關鍵步驟之一。NF-кB可誘導多種細胞因子[如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白細胞介素-1β(interleukin-1 beta,IL-1β)、白細胞介素-6( interleukin-6 ,IL-6)等]、趨化因子[如趨化因子配體5(RANTES)、單核細胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein 1,MCP-1)等]、促炎酶[如誘導型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)、環(huán)氧化酶(cyclooxygenase-2,COX-2)等]的表達,進而調控炎癥反應的強度[22]。研究[23]證實大針手法針刺督脈穴位可適度下調SE大鼠海馬區(qū)NF-кB的表達,抑制其介導的炎癥反應,減輕神經元損傷,從而發(fā)揮抗癇作用。另有研究[24]對癲癇大鼠海馬區(qū)NF-кB mRNA及蛋白的表達量以及針刺對其影響進行了為期14天的觀察,同樣發(fā)現(xiàn)這一效果。
細胞因子是一類具有多種功能的可溶性蛋白與多肽,是介導癲癇發(fā)生發(fā)展中免疫應答和炎癥反應的關鍵角色。癲癇發(fā)生后,IL-1β及IL-6、TNF-α、趨化因子RANTES等促炎介質在海馬區(qū)表達明顯上調,進而誘導一系列級聯(lián)反應,提高神經元興奮性,促進癇性活動的發(fā)生或蔓延[25, 26]。研究[27]證實針刺干預可通過調控PTZ致癇大鼠血清中IL-1β及IL-6的表達而發(fā)揮抗癇作用。另有研究[28]表明耳穴經皮電刺激可顯著降低癲癇大鼠海馬內促炎因子IL-1β、IL-6及TNF-α的表達水平,抗癲癇療效突出。亦有研究[29]證實針刺百會、大椎、足三里各單穴均可通過抑制促炎因子IL-18和趨化因子RANTES的表達減輕癲癇后炎性反應。
COX-2是前列腺素E2(prostaglandin E2, PGE2)合成過程中的關鍵酶,被認為是一種重要的促炎酶。PGE2及其受體在促進炎癥分子釋放以及神經興奮性毒性中發(fā)揮重要作用。研究[30]表明,PGE2及其受體可以進一步促進 IL-1β、IL-6 和NOS等促炎因子的快速上調。癲癇發(fā)作亦會引起COX-2蛋白表達的持續(xù)增加,加劇炎性反應程度[31]。研究[32]證實,電針刺激“足三里”“上巨虛”持續(xù)6周,可明顯下調癲癇大鼠海馬體中COX-2水平,從而發(fā)揮抗炎作用。另有臨床研究[33]證實針刺聯(lián)合醫(yī)癇丸在常規(guī)西藥基礎上可顯著下調顱腦外傷癲癇(post-traumatic epilepsy ,PTE)風痰上擾證患者PGE2水平,取得良好療效。
炎性反應從始至終都是影響癲癇發(fā)生發(fā)展的重要因素,以上研究表明,針灸可以調控炎癥轉錄因子水平,下調各類促炎因子及促炎酶的高表達,這或許是針灸抗癇機制的部分內容,而針灸抗炎的其他信號通路及關鍵分子仍有待后續(xù)研究者的進一步揭露。
小膠質細胞(microglia,MG)和星形膠質細胞(astroglia,Ast)的異常激活和增生是目前已經明確的癲癇病理特征之一,其功能異常可以通過改變神經遞質、調控離子通道以及分泌多種促炎因子從而導致神經元超興奮以及癲癇活動的產生和擴散[34]。
癲癇發(fā)生后將造成大量Ast異?;罨?其特異性蛋白標志物即神經膠質纖維酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)表達亦顯著上調。異?;罨腁st可以通過合成分泌大量炎性因子,如IL-1、IL-6、TNF-α等,進而加重神經元損傷[35]。研究[36]顯示針刺能降低癲癇大鼠腦內 GFAP 的表達,提升其行為學表現(xiàn)以及記憶學習能力。
MG活化后分為2種主要表型:促炎性的M1表型,可分泌促炎因子(TNF-α、IL-1β以及趨化因子等);抗炎性的M2表型,可產生抑炎因子[轉化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)、白細胞介素-10( interleukin-10 ,IL-10)]。當MG過度活化后,會合成釋放大量促炎介質,致使神經元丟失程度加重,同時進一步破壞血腦屏障的正常功能,促進癲癇的發(fā)生;此外,反復性的癇性發(fā)作還會促使MG聚集、增生形成致癇灶局部的膠質瘢痕,加劇神經元反復異常放電,致使病情惡化[37]。研究[38]顯示電針干預治療可顯著抑制SE誘導的海馬MG的增殖、激活,減輕其介導的炎性反應。亦有研究[39]證實耳穴經皮電刺激具有顯著抗癇作用,這可能與其抑制慢性顳葉癲癇大鼠海馬內Ast和MG增殖,上調抗炎因子IL-10表達,下調促炎因子IL-6的表達的作用有關。
膠質細胞在癲癇發(fā)病中的作用已得到廣泛認可。以上結果表明,針灸可以抑制Ast以及MG的異常激活和增生,減輕其介導的炎性反應,發(fā)揮抗癇作用。但在癲癇大腦中,鑒于MG活化后的兩種截然相反的表型,針灸是否可以調控MG細胞由促炎型轉變?yōu)橐盅仔腿杂写芯空哌M一步發(fā)現(xiàn)。
神經—內分泌—免疫網(wǎng)絡(neuro-endocrine-immunity network,NEI)是指神經、內分泌、免疫三大系統(tǒng)之間形成的相互關聯(lián)、相互調控的立體多維結構。NEI網(wǎng)絡失衡在癲癇發(fā)病機制中扮演著重要角色。
研究發(fā)現(xiàn)免疫異?,F(xiàn)象在癲癇患者體內普遍存在。細胞因子作為NEI網(wǎng)絡交流媒介,其介導的免疫應答和炎癥反應在癲癇發(fā)生發(fā)展的過程中起著非常重要的作用,如上文提及的白介素家族、TNF-α等,此處不再贅述。IgA 、IgG、IgM 是用于評價體液免疫功能的關鍵指標,其濃度變化與癇性發(fā)作具有密切關系[40, 41]。研究[42]證實癲癇發(fā)生后,大鼠腦組織中 IgA、IgG1、IgG2a、IgG2b、IgM 的表達量均明顯升高,而針刺干預可以明顯下調 IgG2a、IgG2b的表達,減輕其介導的免疫炎癥反應。另有研究[43]證實隨著針刺治療的進行,SE大鼠海馬中IgG1、IgG2a的表達逐漸下降,直至近乎正常水平,進而減輕神經組織損傷。亦有研究[44]證實針刺百會穴可通過下調IgA、IgG2a的表達量,糾正癲癇后免疫應答失衡。研究[45-47]證明內分泌功能紊亂與癲癇的發(fā)病密切相關,針刺干預可顯著升高原發(fā)性癲癇患者在間歇期的血清孕酮(progesterone,P)水平,降低其雌二醇(estradiol,E2)、血清皮質醇(cortisol, CORT)以及垂體泌乳素(prolactin,PRL)水平并能夠顯著改善患者的臨床癥狀,與西藥聯(lián)合應用效果更加顯著。
以上研究表明,針灸抗癇機制可能與糾正NEI網(wǎng)絡失衡密切相關,為研究針灸治療癲癇作用機制提供了新的靶點和實驗依據(jù)。但目前研究多集中于對單個系統(tǒng)或兩個系統(tǒng)的研究,接下來可展開針灸對NEI網(wǎng)絡機制的整體研究。
大量實驗及臨床研究證明,自由基過度增加而導致的神經元超興奮和氧化應激損傷是癲癇發(fā)生發(fā)展的重要機制之一。
核因子E2相關因子2(nuclear factor erythroid-2 related factor 2,Nrf-2)是減輕氧化應激損傷的關鍵調節(jié)因子,Nrf-2-ARE通路作為抗氧化關鍵信號通路在癲癇中調節(jié)氧化與抗氧化平衡,抵抗氧化損傷的作用已經得到大量實驗研究的證實[48]。研究[49]發(fā)現(xiàn),電針干預可以上調Nrf-2及其下游抗氧化因子的表達,激活Nrf-2-ARE信號通路,進而對抗氧化應激損傷,達到保護腦組織的目的。
丙二醛(malondialdehyde,MDA)是機體氧化應激的標志物之一,與機體脂質過氧化反應程度呈正相關。谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)作為機體重要抗氧化酶,與機體清除氧自由基的能力同樣呈正相關。研究[50]證實針刺可以通過使PTZ致癇大鼠海馬區(qū)SOD含量上調,延長其驚厥潛伏期。另有研究[51]證實針藥結合可以通過上調SOD、GSH-Px水平,下調其MDA水平,增強機體抗氧化損傷能力,有效改善癲癇發(fā)作癥狀。亦有研究[52]觀察針刺干預對原發(fā)性癲癇患者血清中SOD、MDA水平的影響,同樣發(fā)現(xiàn)了這一效果。
綜上所述,針灸或通過激活Nrf-2-ARE信號通路,或通過下調MDA含量及調節(jié)抗氧化酶水平,以清除自由基,減輕癲癇發(fā)病后的氧化應激損傷。因此探討針灸抑制癲癇后氧化應激損傷的多種信號通路或可為治療癲癇提供更多靶點及方向。
在大多數(shù)癲癇患者中都普遍存在著海馬區(qū)神經元細胞不同程度的損傷以及神經功能障礙,所以減輕神經元損傷,促進神經修復再生一直是治療癲癇的重要策略。
神經元特異性烯醇化酶(neuron-specific-enolase,NSE)是評價神經元損傷的特異性標志物,其表達水平與癇性發(fā)作頻率之間密切相關[53]。磷酸化cAMP反應元件結合蛋白(phosphorylated camp response element binding protein,pCREB)信號通路主要參與細胞生長、增殖、分化、周期調控以及學習記憶,在癲癇病理機制中亦扮演著重要角色[54]。研究[55]證明PTZ致癇大鼠海馬組織的pCREB及NSE表達明顯升高,電針“太陽”透“百會”可明顯抑制其pCREB及NSE的高表達,減輕神經元損傷。
血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)作為一種神經營養(yǎng)因子,同時亦可作為血管調控生成因子,參與促進神經元的增殖、存活、突觸形成并可刺激施萬細胞延伸、增殖,分化出Ast和MG,促使神經組織損傷后修復和再生。研究[29]證明,針刺百會、大椎、足三里均可通過上調VEGF的表達,減輕癲癇發(fā)作引起的神經損傷,發(fā)揮神經保護作用。
腦源性神經營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)可以有效地促進神經元的生長發(fā)育,促使神經元損傷后修復再生,并且在調節(jié)突觸可塑性中也發(fā)揮著關鍵作用[56]。研究[57]顯示,BDNF在癲癇大鼠海馬體中持續(xù)釋放時,可降低全身性癲癇發(fā)作的頻率并改善其認知表現(xiàn)。研究[58]證明,穴位埋線可顯著增加BDNF蛋白表達,在改善癲癇后認知表現(xiàn)方面取得突出療效。
以上研究表明,針灸可通過調控癲癇發(fā)作后pCREB、NSE、VEGF及BDNF等的表達水平,發(fā)揮神經元保護作用,促使神經元損傷后修復再生,在改善其認知學習能力方面療效突出。
離子通道是調控神經元細胞興奮性的結構基礎。癲癇也通常被認為是一種離子通道疾病,可能是由于編碼離子通道蛋白的基因發(fā)生突變時,可導致其功能改變,進而促使神經環(huán)路興奮性提高,誘發(fā)癇樣活動。由早期生長反應因子1(early growth response protein 1 ,Egr1)調控的T型鈣通道 Cav3.2表達上調促使Ca2+異常大量內流,進而導致Limk1/cofilin凋亡通路激活,可能是癲癇發(fā)作的重要路徑[59-61]。研究[61]證實大椎穴埋線治療可以顯著下調Egr1—T型Ca2+—Limk1—cofilin通路中相關蛋白表達,抑制Ca2+大量內流,進而減輕神經元凋亡。
鈣離子信號紊亂所導致的神經元過度同步放電是癲癇發(fā)作的主要特征。基于針灸多維度,多靶點的治療特點,針灸是否可以同步激活其他鈣離子相關信號途徑以發(fā)揮協(xié)同作用,糾正離子紊亂,尚待研究者進行更深入地探討。
海馬苔蘚纖維出芽(mossy fiber sprouting,MFS)作為癲癇中最常見最具有代表性的突觸重塑,可以促使異常興奮性神經環(huán)路形成,引起癲癇反復發(fā)作[62]。軸突導向分子Eph 受體及其配體在苔蘚纖維出芽及突觸重塑的形成中則扮演著重要角色[63]。研究[64]表明海馬CA3區(qū)軸突導向分子ephrinA5 以及受體 EphA5的表達降低在CA3區(qū)的苔蘚纖維出芽的形成機制中可能發(fā)揮了共同作用,并與癲癇的發(fā)生發(fā)展密切相關。研究[65]證實,電針“百會”“大椎”可以通過上調海馬CA3 區(qū)ephrinA5 的mRNA 及蛋白表達水平,抑制苔蘚纖維出芽,發(fā)揮抗癇作用。
MFS形成的異常興奮性環(huán)路可降低齒狀回顆粒細胞同步化電活動的閾值,增加癲癇發(fā)作的敏感性,加重癲癇反復自發(fā)性發(fā)作,抑制該過程可為治療癲癇提供新的靶點及方向。MFS形成機制復雜,除與導向分子相關外,神經營養(yǎng)因子、神經遞質等均有參與,探究針灸是否可能通過多種機制抑制MFS進而減輕癲癇慢性發(fā)作具有重要意義。
近年來研究表明腸道菌群與癲癇的發(fā)病機制密切相關。腸道菌群作為腦—腸軸的主要參與者,可與大腦產生雙向聯(lián)系,主要通過免疫炎癥、神經遞質等途徑參與癲癇病理機制,并可通過腸道菌群移植、生酮飲食、補充益生菌等多種方法有效緩解癲癇發(fā)作程度[66-67]。研究[68]證明電針刺激可促進恢復PTZ致癇大鼠的腸道菌群組成結構,在一定程度上糾正其腸道菌群失衡,發(fā)揮抗癇作用。
近年來腸道菌群已成為研究癲癇機制的新熱點,未來深入研究針灸對于腸道微生物群的調節(jié)作用,有望為探索癲癇新的治療機制提供理論依據(jù)。
P-糖蛋白(P-glycoprotein,P-gp)是由嚙齒動物及人的多藥耐藥基因(multidrug resistant gene,MDR1)編碼的一種跨膜轉運蛋白,P-gp過表達可限制多種抗癲癇西藥(anti-epileptic drugs,AEDs)進入致癇灶,引起腦內AEDs血藥濃度局部下降,從而導致耐藥,進一步發(fā)展成為難治性癲癇[69]。研究[70]證明,針刺協(xié)同AEDs可顯著下調難治性癲癇大鼠海馬MDR1基因表達及其編碼P-gp表達水平,提高AEDs治療難治性癲癇的敏感性,改善癲癇發(fā)作程度。
多藥耐藥基因及P-gp可能在難治性癲癇中發(fā)揮重要作用,可作為難治性癲癇潛在的關鍵治療靶點,但目前關于針灸對其表達水平調控的實驗研究較少,未來應深入研究以補充完善針灸抗癇機制。
綜上所述,針灸治療癲癇的機制研究已在多方面取得一定進展,其研究方向基本涵蓋了有關癲癇發(fā)病機制的各個方面,主要包括抑制凋亡、抑制炎性反應、減輕氧化應激、調控離子通道、抑制苔蘚纖維出芽、調節(jié)腸道菌群等作用途徑。眾多研究成果一方面充分證明針灸治療癲癇療效確切顯著,另一方面也說明針灸的干預作用并不是單方面的,而是多方面、多維度、多靶點的綜合調控。針灸主要通過激發(fā)機體自我整體調節(jié)功能,促使疾病過程向痊愈方向積極發(fā)展,具有其他療法所不可比擬的優(yōu)勢與特色。但是癲癇的發(fā)病機制較為復雜并且尚未完全明確,且各發(fā)病機制之間并非獨立發(fā)生,而是相互作用且關系復雜,亟需進一步研究探索。這也意味著在針灸治療機制方面還有許多需要我們深入探討的問題。現(xiàn)有研究多從單一機制入手,且各研究間選穴、配伍較為隨意,針刺手法各異,導致難以進行實驗間有效比較,因而目前對于針灸治療癲癇的作用機制尚缺乏整體認識。為了進一步推動相關研究的發(fā)展,未來可以從以下幾個方面進行完善:(1)基于中醫(yī)理論及循證醫(yī)學,進一步完善辨證取穴規(guī)律,規(guī)范取穴配伍方法以及統(tǒng)一標準化操作。(2)針灸多途徑,多靶點,整體性的特點決定了其各個抗癇機制之間往往是相互影響而非獨立存在,今后應設計更為全面、合理的實驗方案,更加深入地研究各機制之間的內在關聯(lián),綜合、整體的探究其作用原理,補充完善針灸整體調節(jié)作用的理論。(3)針灸抗癇機制研究仍需要進一步探索,如可從JAK/STAT3、Wnt/β-catenin信號通路等熱點方向開展研究,豐富針灸機制研究。以針灸為代表的中醫(yī)療法在治療癲癇方面擁有廣闊前景,今后應加快更多更深層次基礎及臨床研究的開展以獲取更多更有力的證據(jù),為臨床治療癲癇開辟更多思路及方向。