针灸干预阿尔茨海默病的机制研究进展

周雪,王月花,王艳,崔花顺



针灸干预阿尔茨海默病的机制研究进展

周雪1,王月花2,王艳2,崔花顺2

(1.安徽医科大学第一附属医院,合肥 230000;2.上海中医药大学附属曙光医院,上海 201203)

阿尔茨海默病(Alzheimer Disease, AD)是痴呆的常见类型,多发于老年人,其病因尚不明确,且无治愈方法。随着人口老龄化,寻找新的治疗方式迫在眉睫。作者通过综述针灸在减少Ab沉积、抑制Tau蛋白过度磷酸化、抑制神经细胞凋亡、促进中枢神经传递、改善能量代谢、调节氧化应激以及炎性反应等方面的作用,认为针灸可通过多种途径及机制改善AD动物模型的学习记忆能力,这与中医所强调的整体观念及综合调治相应,为临床运用针灸防治AD提供了理论依据。

阿尔茨海默病;针灸疗法;机制研究;动物模型;综述

阿尔茨海默病(Alzheimer Disease, AD)是一种以进行性记忆丧失和其他认知障碍为主要特征的神经退行性疾病[1],目前全球约有3600万人罹患此病,据估计,至2050年AD患病人数将超过1亿,这将给家庭、社会和经济带来沉重负担[2]。尽管多项研究表明AD的病理改变以细胞外b淀粉样蛋白(AmyloidbProtein, Ab)沉积成老年斑[3],细胞内过度磷酸化Tau蛋白凝集成神经纤维缠结[4],以及大脑神经元丢失为主要特征,AD的病因及形成机制尚不明确,且无有效预防或终止疾病进展的手段[5]。

针灸作为一种中医治疗手段,有着3000年的悠久历史,可调畅人体气机,广泛用于AD的防治。研究证实针灸可减轻神经功能障碍,改善认知功能[6-7],然而对于其中的机制研究尚无统一定论,本文就近年来针灸治疗AD的效果及相关机制研究作详细论述。

1 减少Ab沉积

Ab在AD的发病过程中发挥至关重要的作用,其由b淀粉样前体蛋白(APP)水解产生,可诱导神经元和突触功能障碍、激活小神经胶质细胞、上调促炎细胞因子的表达[8]。Ab的清除障碍可导致认知障碍,并引发一系列涉及脑血管变化的级联反应,包括海马血管内皮病变、异常的蛋白表达、Ab沉积及清除异常等[9]。大脑内Ab生成与清除失衡使Ab水平增加,进而产生神经血管毒性、海马功能障碍及细胞死亡[10]。因此减少脑内Ab沉积是治疗AD的关键所在。余静等[11]采用随机对照方法,选取心俞、肾俞麦粒灸治疗APP/PS1双转基因小鼠,每日灸1壮,共治疗90 d,治疗后相比模型组,治疗组小鼠水迷宫实验逃避潜伏期缩短、穿越平台次数增加、目标象限停留时间百分比增加,且大脑额叶皮层及海马区Ab沉积减少(均＜0.05),表明艾灸可改善小鼠的记忆学习能力,其机制可能与减少大脑额叶皮层及海马区的Ab沉积有关。另有研究表明电针通过下调AD模型小鼠大脑皮层及海马区APP的表达[12-13],达到改善学习记忆能力的作用。

Ab的清除主要受低密度脂蛋白受体结合相关蛋白1(LRP1)调控,LRP1可通过转胞吞作用将Ab从脑内清除[14],其功能障碍与脑内Ab聚集有关。王鑫等[15]运用电针百会、涌泉干预APP/PS1小鼠,隔日1次,持续6周,治疗后电针组行为学表现优于模型组,且LPR1表达水平高于模型组,皮层Ab1-42水平低于模型组(均＜0.05),表明电针可能通过上调LRP1的表达来降低皮层Ab1-42水平,从而发挥效应。

2 抑制Tau蛋白过度磷酸化

微管相关Tau蛋白过度磷酸化形成的神经纤维缠结是AD的一个典型的病理特征[16],且与Ab类似,大脑中神经纤维缠结的密度与AD患者的认知障碍程度正相关[17],因此如何抑制Tau蛋白磷酸化是AD防治中的热点及难点。吴羽楠等[18]通过电针百会干预APP/PS1转基因小鼠,每日治疗30 min,28 d后治疗组较模型组小鼠学习记忆能力提高,海马神经元损伤减轻,且海马组织中Ser-396位点上Tau蛋白磷酸化水平降低(均＜0.05),实验中设置非穴位组除外电针的安慰剂效应,确保了实验结果的可靠性。

目前已知有一系列的磷酸激酶参与Tau的磷酸化,其中包括糖原合成酶激酶3(GSK-3)、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)等。在AD大鼠模型建立前对百会、肾俞分别予电针、艾灸和电针加灸3种干预方法,结果3组GSK-3b表达均少于模型组,且针灸组表达量最低,表明针灸并用对抑制Tau蛋白过度磷酸化作用更明显[19]。p38MAPK是MAPK信号通路中的一条,有研究表明,p38MAPK可能参与海马区Tau磷酸化的调节[20]。张敏等[21-22]采用大鼠海马内注射Ab1-40造成AD模型,予电针百会及肾俞干预,结果提示电针组大鼠学习记忆能力显著提高,AD模型大鼠海马内磷酸化p38MAPK和磷酸化Tau蛋白表达明显高于正常对照组,经电针干预后二者表达显著减少,均有统计学意义(均＜0.05)。表明针刺可调控p38MAPK通路,降低AD大鼠海马区磷酸化Tau蛋白的表达,增强学习记忆能力,并与抑制海马区p38MAPK信号通路、下调Tau蛋白过度磷酸化有一定相关性。

3 抑制神经细胞凋亡

细胞凋亡与AD所表现的学习记忆障碍密不可分。神经细胞凋亡会加重AD患者神经细胞缺失,破坏神经网络结构,与AD的疾病进展关系密切。既往研究证实脑源性神经营养因子(BDNF)参与了AD的病程进展[23-24]。BDNF是控制突触可塑性、神经元存活与神经分化的主要调节器,并且参与调控高级指令过程包括学习、记忆和行为,具有神经保护作用。以APP/PS1双转基因小鼠为AD模型,电针百会可改善小鼠认知障碍,抑制神经细胞凋亡,并使BDNF及其前体(proBDNF)表达增加[25],表明电针可能通过调节BDNF的表达与加工过程发挥神经元保护作用。

有关电针对AD相关神经细胞凋亡的基因层面研究也取得了一定进展。Caspase-3在各种因素启动的凋亡程序中起最后的枢纽作用,激活型Caspase-3阳性细胞数可反映细胞凋亡程度。Bcl-2可抑制Caspase-3的激活,Bax过度表达可拮抗Bcl-2的保护作用而使细胞趋于凋亡。既往研究表明,电针可抑制Caspase-3的激活,调节Bcl-2及Bax的表达,抑制神经细胞凋亡,从而改善学习记忆功能[26]。李向宇等[27]选取APP/PS1双转基因小鼠,先予电针百会、涌泉预处理,后予异氟醚吸入,发现电针可减轻异氟醚对AD小鼠学习记忆能力的损害,可通过抑制异氟醚导致的AD小鼠海马区激活型Caspase-3的过量表达,降低海马Bax蛋白的表达,提高Bcl-2/Bax比值,减轻异氟醚诱导的AD样病理神经毒性,对小鼠的学习记忆具有保护作用。此研究中电针预处理AD小鼠与中医学“治未病”与“逆针灸”的治疗观念如出一辙,为AD的防治提供了新思路。

4 促进中枢神经传递

中枢胆碱能神经系统与学习记忆等认知功能紧密相关,胆碱能系统功能缺陷与AD密切相关,目前被美国食品药物管理局(FDA)批准用于AD临床治疗的5个药物都是通过调节兴奋性神经递质的传递来改善认知。近年来针灸干预对胆碱能系统及认知功能的影响研究取得了一定进展[28-29]。翟丽静等[30]观察电针单穴三阴交对SAMP8小鼠(快速老化痴呆小鼠)Ach(乙酰胆碱)、AchE(乙酰胆碱酯酶)、ChAT(乙酰胆碱转移酶)的影响,结果表明经电针干预后SAMP8小鼠学习记忆能力明显改善,且较同源SAMR1小鼠(快速老化亚系小鼠)海马内ChAT、AchE活性明显降低,Ach含量显著减少,提示电针三阴交可能通过增强小鼠大脑内ChAT、AchE的活性来提高Ach含量,从而改善小鼠的学习记忆能力。电针“嗅三针”穴可以提高AD模型大鼠海马组织胆碱能M受体(mAChR)的密度,同时提高放射配基和mAChR的亲和力,提示“嗅三针”治疗AD的作用机制可能与其对嗅觉通路中胆碱能神经的影响有关[31]。以上研究表明,电针单个穴位及穴位组合均能对中枢胆碱能神经系统发挥作用,从而促进中枢神经传递,进而改善学习记忆能力。另有研究表明采用益气调血扶本培元法,针刺干预SAMP8小鼠,可能通过包含G蛋白耦联受体信号在内的多种跨膜细胞信号来改善神经元突触的功能、促进神经递质传递,以达到改善认知障碍的效果[32-33]。

5 调节能量代谢

越来越多的研究证实机体能量代谢异常与AD的疾病进展密切相关,包括线粒体功能障碍、糖代谢减少以及脂代谢紊乱。大脑局部的代谢紊乱与认知功能障碍有关,AD患者的糖代谢和ATP水平显著降低[34],改善大脑能量代谢可有效防止及改善认知障碍[35],因此调节大脑能量代谢是AD治疗的一个可能靶点。SIRT1是一种组蛋白去乙酰化酶,可激活过氧化物酶体增殖物激活受体PGC-1a,后者是促线粒体生成及能量代谢的主要调节器。通过音乐电针治疗SAMP8小鼠,结果显示与SAMR1小鼠相比,SAMP8小鼠海马区ATP水平、SIRT1和PGC-1a表达水平均下降,电针干预后ATP水平、SIRT1及PGC-1a蛋白及其mRNA表达增加,且PGC-1a的乙酰化作用减弱[36]。表明针刺可能通过SIRT1相关PGC-1a通路改善SAMP8小鼠大脑能量代谢,说明PGC-1a是促进线粒体生成及改善AD能量代谢的潜在治疗靶点。

此外,分子影像学的应用在AD的能量代谢研究中发挥着重要作用。Lai X等[37]运用糖代谢类示踪剂18F-FDG PET技术观察针刺神门对AD模型大鼠海马区、丘脑及下丘脑、额颞叶糖代谢水平的影响,发现针刺前AD模型大鼠在上述区域的糖代谢较对照组明显降低,治疗后糖代谢提高,且经Y型迷宫测试总反应时间明显缩短(＜0.0001),表明针刺可能通过提高大脑局部的糖代谢水平而改善认知。而Jiang J等[38]则认为音乐电针干预较单纯电针干预AD模型小鼠对大脑局部的糖代谢水平作用更大。

6 其他作用机制

除上述机制外,氧化应激反应[39]、炎性反应[40]也均与AD的发生发展有关,线粒体功能失调释放氧化自由基导致氧化应激,而超氧化物歧化酶(SOD)及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)可抑制氧化应激反应。研究表明电针可减轻海马CA1区的线粒体功能损害[41],也可以增加SOD和GSH-Px的水平[42],从而起到抑制氧化应激、改善认知的作用。姜美驰等[43]从大鼠海马内炎性反应因子变化的角度探讨针刺“四关”穴对AD的保护作用及机制,结果显示AD大鼠的学习记忆能力得到改善,其机制可能与降低海马区白介素-1b,升高白介素-2含量有关。

7 讨论

目前现代医学用于治疗AD的药物均属于对症治疗,医学界尚未研究出能逆转AD病情的药物,全球范围内自2003年起便没有新型的化学新药被批准投入临床使用[44],针对AD发病机制中不同作用靶点的药物研发仍处于试验阶段。以关于Ab级联学说的药物研发为例,目前已公布的数个Ab抗体的Ⅲ期临床试验均宣告失败[45-47],表明只针对某一作用靶点的药物对于具有复杂病理机制的AD这一疾病可能较难奏效。

由上文可知,针灸干预AD的作用机制主要体现在减少Ab沉积、抑制Tau蛋白过度磷酸化、抑制神经细胞凋亡、促进中枢神经传递、改善能量代谢、调节氧化应激以及调控炎性反应等方面,这表明针灸可通过多途径、多靶点改善AD动物模型的学习记忆能力,这与中医所强调的整体观念及综合调治相呼应。相对于西药治疗,针灸防治AD有着独特的优势。

目前实验研究把针灸对AD的各个干预机制进行综合分析的较少,若能结合现代医学发展的最新成果,从多学科、多角度、多水平、多靶点进行更加深入的研究,更加全面系统地揭示针灸干预AD的作用机制的科学内涵,则能更好地体现针灸治疗的整体观念与综合调治,发挥其独特优势,为临床运用针灸防治AD提供更加夯实的实验依据,阐明其疗效机制。因此,针灸干预AD的机制研究仍需要进一步的探索,笔者相信随着神经生物学和相关学科的发展与进步,未来在针灸防治AD的机制研究上将会有较大的突破。

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2018-06-30

上海市科学技术委员会科研计划项目(17401934900);上海市中医药科技创新项目(ZYKC201702001);上海中医药大学第十批大学生创新活动计划项目(2017SHUTCM087);第四批全国中医临床优秀人才研修项目[国中医药人教发(2017)24号]

周雪(1993—),女,住院医师,Email:snowcrayon@126.com

崔花顺(1974—),女,主任医师,Email:huashunchoi@126.com

1005-0957(2019)02-0229-05

R2-03

A

10.13460/j.issn.1005-0957.2019.02.0229