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基于腦功能成像探討針灸治療胃腸道疾病的中樞機(jī)制

2025-01-29 00:00:00劉婷婷郭述豪陳濤袁志英朱明航李彬彬魯菁邵玉瑩屈媛媛孫忠人馮楚陳少宗楊添淞
關(guān)鍵詞:綜述針灸

[摘要] 功能性胃腸?。‵GIDs)是臨床常見的消化系統(tǒng)疾病,發(fā)病因素較多,近年來大量研究顯示腦腸互動異常是FGIDs發(fā)病的重要因素。針灸治療FGIDs的臨床療效已得到國內(nèi)外的充分肯定。fMRI技術(shù)能為針刺治療FGIDs中樞效應(yīng)機(jī)制的研究提供影像學(xué)依據(jù)。通過對fMRI原理及應(yīng)用,F(xiàn)GIDs腦腸互動的中、西醫(yī)理論依據(jù),F(xiàn)GIDs腦功能異常區(qū)及針灸治療FGIDs的腦功能機(jī)制進(jìn)行綜述,旨在為該病的臨床治療提供參考。

[關(guān)鍵詞] 功能磁共振成像;針灸;功能性胃腸疾病;綜述

功能性胃腸?。╢unctional gastrointestinal diseases,F(xiàn)GIDs)主要是以腹脹、便秘、腹瀉、腹痛、惡心等胃腸不適為特征,且經(jīng)影像學(xué)檢查未見器質(zhì)性改變的慢性消化系統(tǒng)疾病[1],其中腸易激綜合征(irritable bowel

syndrome,IBS)、功能性消化不良(functional dyspepsia,F(xiàn)D)和功能性便秘(functional constipation,F(xiàn)C)是常見病和多發(fā)?。?],全球超過40%的成年人患有該?。?]。該病易反復(fù)發(fā)作并伴焦慮、抑郁等癥狀,多種癥狀之間相互轉(zhuǎn)化或交叉重疊,嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量[4]。目前,現(xiàn)代醫(yī)學(xué)主要以單一藥物針對某一癥狀治療,效果不佳,而針灸作為替代療法,已被廣泛應(yīng)用于FGIDs的治療[5]。FGIDs的發(fā)病機(jī)制尚未明確,主要涉及腦腸軸功能失調(diào)、胃腸功能障礙(感覺、運(yùn)動)、免疫功能障礙、腸道菌群失調(diào)等因素[6],其中腦腸軸功能失調(diào)是該病發(fā)病的重要因素[7]。

腦功能成像可直觀反映腦區(qū)功能活動的變化,為腦腸互動機(jī)制研究提供影像學(xué)依據(jù),目前已被廣泛運(yùn)用到針灸效應(yīng)的機(jī)制研究中[8]。近年來,國內(nèi)外研究人員利用MRI、fMRI、PET、SPECT等多種腦功能成像技術(shù)手段,客觀且可視化研究針灸治療FGIDs的中樞效應(yīng)機(jī)制[9-11]。其中fMRI具有極高的空間、時間分辨力及無創(chuàng)、安全等優(yōu)勢,能清楚顯示大腦結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化,實時觀察腦區(qū)結(jié)構(gòu)和功能變化[12],成為臨床最常用的腦功能成像技術(shù)[13]。本研究結(jié)合針灸干預(yù)治療FGIDs的臨床研究,總結(jié)利用fMRI技術(shù)針灸干預(yù)治療FGIDs患者前后相關(guān)腦區(qū)功能活動的影像學(xué)變化,旨在為臨床治療FGIDs提供參考。

1" fMRI的原理及應(yīng)用

fMRI主要用來研究大腦活動和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接情況,其原理是利用BOLD效應(yīng),當(dāng)人體執(zhí)行任務(wù)時腦組織被激發(fā)活動,腦區(qū)神經(jīng)元活動增強(qiáng),腦功能區(qū)局部血流量增加,逆磁性物質(zhì)(含氧血紅蛋白)相對增多,相應(yīng)的順磁性物質(zhì)(脫氧血紅蛋白)減少,使質(zhì)子去相位,T2WI信號減低,局部信號增加,進(jìn)而顯示激活腦區(qū)后的成像圖[14]。fMRI主要包括任務(wù)態(tài)及靜息態(tài)fMRI 2種類型:任務(wù)態(tài)fMRI是指觀察大腦執(zhí)行具體任務(wù)時腦功能區(qū)域的變化;靜息態(tài)fMRI是指觀察大腦清醒、放松狀態(tài)下神經(jīng)元的活動,相較于任務(wù)態(tài)fMRI,靜息態(tài)fMRI是大腦所處各種復(fù)雜狀態(tài)中最基礎(chǔ)、最本質(zhì)的狀態(tài),避免了個體間的反應(yīng)差異,較適用于針刺效應(yīng)的研究[12]。靜息態(tài)fMRI主要利用局部一致性(regional homogeneity,ReHo)、低頻振幅(amplitude of low frequency fluctutations,ALFF)、功能連接3個指標(biāo)分析結(jié)果,其中ReHo適用于觀察腦功能活動[15],可用來研究局部腦區(qū)神經(jīng)元同步活動異常生成及調(diào)節(jié)機(jī)制,但對局部腦區(qū)結(jié)構(gòu)和血流動力差異不敏感[15-16];ALFF是衡量局部腦區(qū)活動的有效方法,反映局部腦區(qū)神經(jīng)元自發(fā)活動強(qiáng)度,即ALFF值升高或減少反映了神經(jīng)元活動興奮性增強(qiáng)或抑制[17];功能連接反映多個異?;顒幽X區(qū)之間的相關(guān)性及病灶腦區(qū)與其他腦區(qū)腦網(wǎng)絡(luò)是否存在連接或連接異常[18]。

2" FGIDs腦腸互動的理論依據(jù)

2.1" 中醫(yī)學(xué)理論

腦腸互動在中醫(yī)學(xué)的理論中較符合“形神一體”的觀念。中醫(yī)理論中的“腦”主要是指“心腦”,腦為元神之府,與心共主神明,主宰五臟六腑;“腸”涵蓋脾胃、大腸和小腸,分別與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的中樞神經(jīng)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)相對應(yīng)。《素問·靈蘭秘典論》言:“心者,君主之官,神明出焉”,《類經(jīng)·疾病類·情志九氣》記載“心為臟腑之主,而總統(tǒng)魂魄,并賅意志。故憂動于心則肺應(yīng),思動于心則脾應(yīng),……,此所以五志唯心所使也?!币陨暇U明心神與五臟六腑之間的密切關(guān)系,心藏神,為臟腑百骸之主,心神影響人的生理功能和精神活動,心神安則五臟六腑定,反之則影響五臟六腑功能,七情(怒、喜、驚、憂、思、悲、恐)過極影響心神,累及相應(yīng)臟腑,引起脾胃氣機(jī)升降失常,造成胃腸功能失調(diào)[19]?!端貑枴ち?jié)藏象論》曰:“五味入口,藏于腸胃,味有所藏,以養(yǎng)五氣,氣和而生,津液相成,神乃自生?!闭f明水谷物質(zhì)通過脾胃運(yùn)化,腸腑泌別傳導(dǎo),將精微物質(zhì)上注腦腑,滋養(yǎng)腦神。心神影響胃腸,胃腸又為腦神提供營養(yǎng),腦神調(diào)節(jié)胃腸功能,而胃腸為腦神提供必要的物質(zhì)基礎(chǔ),可見兩者之間相互聯(lián)系及相互作用。

就經(jīng)絡(luò)循行而言,腦與胃腸相互聯(lián)系涉及經(jīng)脈包括足陽明胃經(jīng)、足太陽膀胱經(jīng)、足太陰脾經(jīng)、足厥陰肝經(jīng)、任脈、督脈等[20]。“經(jīng)脈所過、主治所及”,以上經(jīng)脈循行經(jīng)過腹部,并與腦部經(jīng)絡(luò)直接或間接相關(guān),針灸刺激以上經(jīng)絡(luò)可同時調(diào)節(jié)頭部和腹部疾病,符合針灸治療疾病的循經(jīng)取穴的理論。另外,經(jīng)絡(luò)學(xué)說中的氣街四海內(nèi)外通達(dá),共同構(gòu)成統(tǒng)一整體[21],而腦位于頭氣街,為“髓海”,胃腸在腹氣街,為“水谷之?!保X與胃腸通過經(jīng)絡(luò)相互聯(lián)系,針灸刺激胃腸相關(guān)經(jīng)絡(luò)調(diào)節(jié)中樞系統(tǒng)疾病符合中醫(yī)整體觀念,與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的腦腸軸學(xué)說有異曲同工之妙[22]。

2.2" 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)理論

腦腸軸是指連接胃腸道系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的雙向信號溝通通路[23],即由腦到腸的下行通路和從腸到腦的上行通路。其中下行通路包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system,CNS)、自主神經(jīng)系統(tǒng)(autonomic nervous system,ANS)、腸道神經(jīng)系統(tǒng)(enteric nervous system,ENS)及下丘腦-垂體-腎上腺軸(HPA軸);上行通路包括神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫、腸道菌群等[24]。腦腸互動是腦腸軸最主要的調(diào)控方式,機(jī)體通過腦腸軸的雙向環(huán)路調(diào)節(jié)胃腸運(yùn)動,且通過3個層次相互作用實現(xiàn)腦腸互動。CNS通過HPA軸和自主神經(jīng)系統(tǒng)(交感神經(jīng)、迷走神經(jīng)、副交感神經(jīng))直接或間接實現(xiàn)對胃腸道的調(diào)節(jié);ANS作為CNS和ENS的連接橋梁,是腦腸互動中重要的信息載體[25],一方面通過交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)實現(xiàn)對胃腸道的調(diào)控,另外同時自主神經(jīng)系統(tǒng)也會傳遞信號給腸神經(jīng)系統(tǒng),進(jìn)而上傳中樞神經(jīng)系統(tǒng)引起HPA軸調(diào)控;ENS被稱為“胃腸微腦”“第二大腦”,是機(jī)體外周最大的神經(jīng)系統(tǒng)[26],可不受CNS控制,獨(dú)立調(diào)控胃腸道功能。CNS、ANS、ENS之間形成互動環(huán)路,相互影響,最后共同作用于胃腸道[22]。

3" FGIDs腦功能異常區(qū)

借助fMRI可發(fā)現(xiàn),F(xiàn)GIDs患者相關(guān)腦區(qū)結(jié)構(gòu)和功能存在異常[27]。研究顯示,邊緣系統(tǒng)-大腦皮質(zhì)的異常是FGIDs腦功能活動的主要病理特征[28];邊緣系統(tǒng)稱為“內(nèi)臟腦”,與內(nèi)臟活動密切相關(guān),主要通過下行纖維及下丘腦-垂體的神經(jīng)體液途徑影響內(nèi)臟的活動[29];邊緣系統(tǒng)中扣帶回、下丘腦、腦島、丘腦等腦區(qū)是內(nèi)臟調(diào)節(jié)的高級中樞[20,26],其腦功能活動異常易引起消化道功能障礙[30]。

3.1" fMRI應(yīng)用于IBS

研究顯示,IBS右側(cè)海馬與部分腦區(qū)的功能連接在中扣帶回、腦島等區(qū)域有顯著差異,IBS患者在涉及與情緒喚醒、調(diào)節(jié)體感疼痛相關(guān)腦區(qū)的自發(fā)活動和功能連接失調(diào),提示IBS患者癥狀(情緒障礙及內(nèi)臟疼痛)與涉及前額-邊緣-中腦回路的腦功能異常相關(guān)[31]。Weaver等[32]研究顯示,IBS患者在靜息狀態(tài)下,腦島是常見的功能異常腦區(qū);而直腸擴(kuò)張刺激狀態(tài)下,腦島、前扣帶、中扣帶、杏仁核及前額葉等腦區(qū)是最易激活的腦區(qū)。

3.2" fMRI應(yīng)用于FC

研究顯示,女性FC患者的腦功能異常是男性患者的2.1倍,F(xiàn)C患者在中央前回、丘腦、島葉及額葉眶回等腦區(qū)ALFF值及島葉-額葉眶回之間的功能連接屬性女性低于男性,性別差異影響島葉和額葉眶回調(diào)節(jié)腦網(wǎng)絡(luò)功能連接的作用[33]。Zhang等[34]研究采用DTI,選擇腦結(jié)構(gòu)和腦功能異常的區(qū)域為種子點(diǎn),對FC患者和健康對照組功能連接變化進(jìn)行對比分析,結(jié)果顯示FC患者與杏仁核和海馬回連接的丘腦具有較高的平均彌散系數(shù)和徑向彌散系數(shù),丘腦-輔助運(yùn)動區(qū)纖維束的徑向彌散系數(shù)率較高,丘腦和邊緣/頂葉皮質(zhì)之間的結(jié)構(gòu)連接改變,提示丘腦在FC患者腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮重要的整合作用。

3.3" fMRI應(yīng)用于FD

Zhou等[35]運(yùn)用fMRI檢測FD患者的ALFF和比率低頻振幅(fractional amplitude of low frequency fluctuations,fALFF)的變化,結(jié)果顯示,與健康對照組相比,fALFF值在右側(cè)島葉、腦干和小腦存在差異,ALFF值無差異,靜息狀態(tài)功能連接分析顯示FD患者右側(cè)小腦與雙側(cè)(腦干、小腦、丘腦)、左側(cè)海馬/海馬旁回等多個腦區(qū)的相關(guān)性增加,右側(cè)島葉的fALFF值越高,相對癥狀越嚴(yán)重。Nan等[36]研究顯示,F(xiàn)D患者丘腦與額葉回、頂葉回、腦島的功能連接性下降,前扣帶皮質(zhì)和丘腦與FD臨床癥狀的嚴(yán)重程度有顯著相關(guān)性,與健康對照組相比,丘腦中ReHo降低,提示靜息狀態(tài)下FD患者丘腦的神經(jīng)功能減弱。

4" 針灸治療FGIDs的腦功能機(jī)制研究

目前,針灸治療FGIDs是神經(jīng)影像研究熱點(diǎn)[37],fMRI可為針灸治療FGIDs中樞機(jī)制研究提供可視化數(shù)據(jù)支撐。針灸治療FGIDs療效顯著且不良反應(yīng)小,是較認(rèn)可的補(bǔ)充替代療法。相關(guān)研究顯示,針灸可能通過激活腦邊緣葉系統(tǒng)實現(xiàn)對多器官及多系統(tǒng)的調(diào)控,進(jìn)而發(fā)揮針灸治療效應(yīng),改善胃腸功能障礙[38]。

4.1" fMRI應(yīng)用于針灸治療IBS

耿昊等[39]以雙側(cè)海馬腦區(qū)為種子點(diǎn),基于靜息態(tài)fMRI技術(shù)及種子點(diǎn)分析方法發(fā)現(xiàn)腹瀉型IBS患者存在腦區(qū)功能連接差異,結(jié)果推測針灸可能通過調(diào)節(jié)與內(nèi)臟感覺、情緒的相關(guān)腦區(qū)的功能連接,促進(jìn)神經(jīng)活動激活,進(jìn)而改善IBS焦慮、腹脹等癥狀以及提高生活質(zhì)量。Zhu等[40]運(yùn)用fMRI研究顯示,腹瀉型IBS患者在直腸球囊刺激擴(kuò)張期間前額葉皮質(zhì)、前扣帶回腦區(qū)被激活,艾灸中脘、天樞、氣海穴可通過影響上述腦區(qū)降低內(nèi)臟敏感性,改善腹痛、腹瀉癥狀及調(diào)節(jié)焦慮、抑郁情緒。

4.2" fMRI應(yīng)用于針灸治療FC

馬培宏[41]運(yùn)用fMRI技術(shù)結(jié)合腦功能連接分析方法進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)FC患者左側(cè)海馬喙部與扣帶回、腦島、楔前葉、前額葉相關(guān)腦區(qū)的功能連接出現(xiàn)異常,針灸可能通過調(diào)節(jié)海馬-扣帶回的Papez功能連接網(wǎng)絡(luò),進(jìn)而改善FC患者癥狀。羅容[42]研究顯示,電針FC患者可激活與情緒加工和內(nèi)臟高敏相關(guān)腦區(qū),與健康人群比較,靜息態(tài)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)存在差異;電針上巨虛可正激活FC患者左側(cè)小腦后葉小腦山坡、枕葉舌回、枕葉枕中回,右側(cè)枕葉、頂葉緣上回、穹隆回扣帶回;負(fù)激活右側(cè)額葉額下回、頂葉楔前葉;結(jié)果提示電針上巨虛可緩解FC患者便秘、焦慮情緒,降低內(nèi)臟敏感可能激活與內(nèi)臟痛覺、情緒相關(guān)腦區(qū)。

4.3" fMRI應(yīng)用于針灸治療FD

研究顯示,F(xiàn)D發(fā)病與小腦、腦島、前扣帶回及中扣帶回等“胃部感覺矩陣”相關(guān)腦區(qū)的功能異常有顯著相關(guān)性[43]。Yin等[44]研究顯示,針刺胃的合穴、募穴及合募配穴均可對FD患者多個腦區(qū)進(jìn)行調(diào)控;3組針刺治療后可有效改善臨床癥狀,提高生活質(zhì)量,調(diào)節(jié)不良情緒狀態(tài)。陳鵬等[45]運(yùn)用fMRI技術(shù)顯示,F(xiàn)D患者的雙側(cè)小腦后葉、島蓋部額下回、顳上回,左側(cè)梭狀回、中央后回,右側(cè)額中回、緣上回等腦區(qū)的ALFF值異常;針灸治療結(jié)果提示,王樂亭老十針穴位處方可通過調(diào)節(jié)FD患者額葉、小腦及顳葉等腦區(qū)神經(jīng)元活動強(qiáng)度,進(jìn)而改善FD患者的胃腸功能、調(diào)節(jié)精神情緒及提高生活質(zhì)量。

5" 小結(jié)和展望

IBS、FC及FD是FGIDs臨床常見病和多發(fā)病,是針灸治療的優(yōu)勢病種,F(xiàn)GIDs在新修訂RomeⅣ分類標(biāo)準(zhǔn)中被定義為“腸-腦軸功能互動異?!保?6]。研究證實,邊緣系統(tǒng)是調(diào)節(jié)胃腸道功能(運(yùn)動和感覺)的重要腦區(qū),是針灸腦效應(yīng)的重要區(qū)域[28]。目前fMRI在FGIDs臨床和基礎(chǔ)研究中具有一定優(yōu)勢,可無創(chuàng)、實時監(jiān)測大腦神經(jīng)元自發(fā)活動,精準(zhǔn)定位腦功能區(qū),整體研究腦功能的變化,彌補(bǔ)分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究中樞機(jī)制的不足,為FGIDs臨床研究提供客觀依據(jù)[20]。針灸治療FGIDs療效顯著,其針灸效應(yīng)機(jī)制涉及多層次、多途徑、多靶點(diǎn)。fMRI的臨床應(yīng)用和發(fā)展推動了針灸刺激腧穴從腦-腸軸的角度調(diào)節(jié)FGIDs患者中樞機(jī)制的研究。

fMRI在針灸治療FGIDs臨床研究的應(yīng)用中仍存在局限性:fMRI在腦功能研究領(lǐng)域數(shù)據(jù)處理方法相對單一,研究結(jié)果可信度較低,應(yīng)結(jié)合多種方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,并拓展新的研究手段提高研究結(jié)果的說服力,以便全面分析針灸腦效應(yīng)機(jī)制[47];臨床研究中針灸治療FGIDs的樣本量小、受試者本身存在異質(zhì)性及性別差異、針灸處方繁雜、未體現(xiàn)中醫(yī)的辨證分型診治特點(diǎn)及缺乏療效評定標(biāo)準(zhǔn),今后應(yīng)考慮影響針灸效應(yīng)的多種因素(選穴方案、腧穴配伍、針灸刺激量、針刺時間、針刺補(bǔ)瀉手法),重視性別差異和心理狀態(tài),優(yōu)化試驗設(shè)計方案,加強(qiáng)質(zhì)量控制(增加樣本量),細(xì)化或明確中醫(yī)證型,為患者提供精準(zhǔn)診治方案;此外,可借助光遺傳/化學(xué)遺傳技術(shù)、鈣離子成像及代謝組學(xué)技術(shù)等,推動針灸治療FGIDs的腦效應(yīng)機(jī)制及相關(guān)神經(jīng)環(huán)路的基礎(chǔ)研究。

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(收稿日期" 2023-09-18)

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