针刺对脑缺血再灌注损伤相关信号通路调控作用的研究进展*

肖梦露，王莹，张虹

成都中医药大学针灸推拿学院，四川 成都 610075

脑缺血再灌注损伤(cerebral ischemia-reperfusion injury，CIRI)是心搏骤停后常见的一种病理性损害，即休克与急性脑梗死后血管闭塞再通，继发严重的脑损伤[1]。全球每年约500万人死于中风，其中约80%的中风病例为缺血性中风，是全球致残与致死的主要原因之一[2]。据相关调查显示，近30年来，我国脑卒中疾病负担不断加重，其年龄标化患病率为 1 114.8/10万，年平均发病率及病死率分别246.8/10万、114.8/10万[3]。CIRI的西药治疗易发生药物依赖性，严重影响患者生活质量，而运用传统针灸疗法治疗卒中具有疗效显著、安全性高、经济效益高等优点，缺血性脑血管病已被列入针灸临床病谱[4]。目前，针刺干预CIRI及其相关信号通路的研究已取得一定进展，本研究将综述近5年针刺对CIRI相关信号通路的调控作用，以期为临床应用提供新思路。

1 核因子κB(nuclear factor of kappa B，NF-κB)信号通路

1.1 NF-κB信号通路与CIRI的关系NF-κB信号通路广泛参与细胞凋亡、炎症、免疫应答等生理病理过程，其典型复合物是p65/p50二聚体，一般与NF-κB抑制蛋白(inhibitor of nuclear factor kappa-B，IκB)结合并存在于细胞质内，各种刺激因素活化NF-κB，IκB激酶(IκB kinase，IKK)诱导IκBα在丝氨酸(Serine，Ser) 32/Ser36处被特异性磷酸化，磷酸化IκB(phospho-IκB，p-IκB)被蛋白酶体降解，导致NF-κB异源二聚体快速易位到细胞核内，进而促进下游目的基因的表达[5]。脑缺血再灌注后，NF-κB通路被激活，并诱导多种凋亡基因与炎症介质表达，触发炎症级联反应和神经元凋亡等病理过程[6]。近几年，NF-κB信号通路已被视为防治缺血性脑血管疾病的关键靶点[7]。

1.2 针刺治疗CIRI与NF-κB信号通路的关系卢文豪等[8]研究发现，Cezanne蛋白抗炎能力较强，而电针能够升高大脑皮质区Cezanne表达，抑制 NF-κB 信号通路，从而缓解CIRI。曲良等[9]应用线栓法制备脑缺血再灌注模型大鼠，结果发现针刺百会、四神聪穴能明显下调缺血半暗带脑区NF-κB表达，上调IκB表达，说明针刺可通过抑制NF-κB通路发挥神经保护效应。刘霜月等[10]研究发现，脑缺血早期，降低白细胞介素-1受体相关激酶(interleukin-1receptor-associated kinase，IRAK)水平能减轻神经炎症反应与凋亡，修复神经损害，提升肢体功能，提示电针可通过减少大脑中动脉栓塞(middle cerebral artery occlusion，MCAO)大鼠Toll样受体2(Toll-likereceptor2，TLR2)和NF-κB表达，抑制TLR2/NF-κB信号转导通路，延迟IRAK高峰期表达，进一步改善CIRI大鼠神经功能受损症状。姚建宁等[11]研究证实，电针可通过激活miR-9，调控NF-κB信号转导通路，抑制促炎因子肿瘤坏死因子-α (tumor necrosis factor，TNF-α)表达，对脑组织起到保护作用。牟传琳等[12]研究称，电针预处理缓解CIRI的作用机理与下调海马IκBα/NF-κB/细胞间黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)信号通路有关。Zhan等[13]研究显示，电针可通过上调锌指蛋白A20(zinc finger protein A20)表达，抑制NF-kB通路，发挥抗炎作用以减轻MCAO大鼠脑损伤。马宏梅等[14]研究发现，电针发挥拮抗CIRI的作用机制可能是升高大脑皮质中Tax1结合蛋白1(Tax1-binding protein1，TAX1BP1)表达，使其招募并结合A20，从而下调NF-κB通路，促进脑神经功能恢复，降低脑区炎性损伤。

2 丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信号通路

2.1 MAPK信号通路与CIRI的关系MAPK属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族，广泛分布于胞浆内，可将刺激信号从胞质转至胞核，诱导靶基因转录，从而参与一系列细胞生物学反应。当前，MAPK家族发现有4种亚家族，分别为p38MAPK、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)、细胞外信号调节激酶(extracelluar signal regulated protein，ERK)与ERK5/大丝裂原活化蛋白激酶1(big mitogen-activated protein kinase1，BMK1)。p38MAPK和JNK同属应激激活的蛋白酶，为研究细胞凋亡热点机制之一。有研究采用MCAO法建立局灶性脑缺血再灌注模型小鼠，24 h后发现脑组织p38MAPK活性提高，出现神经元细胞凋亡，表明p38MAPK参与了CIRI细胞凋亡病理过程[15]。

2.2 针刺治疗CIRI与MAPK信号通路的关系赖涵等[16]研究表明，电针能够激活MCAO大鼠p-ERK表达，抑制p-p38MAPK、p-JNK表达，有效改善神经功能缺损症状，认为电针可能参与调控多个MAPK信号通路，对CIRI发挥脑保护功效。林亚平等[17]研究发现，针刺、亚低温疗法或两者联合应用均可上调B细胞淋巴瘤因子-2(B cell lymphoma2，Bcl-2)表达，下调Bax表达、梗死面积比及p-MEK2、p-ERK1/2水平，缓解神经功能缺损症状，说明其抗CIRI的作用机理可能是通过调控MAPK/ERK信号通路、降低凋亡实现的。张威等[18]研究证实，眼针干预MCAO大鼠后，可明显减少脑组织P38MAPK、p-JNK、p-ERK1/2水平，表明其可通过下调p38MAPK信号通路治疗CIRI。Lan等[19]发现，电针可通过介导p38 MAPK通路降低CIRI大鼠缺血区凋亡指数，抑制p-p38MAPK表达，显著改善神经功能障碍。Liu等[20]研究显示，电针神庭、百会穴治疗MCAO大鼠，既可抑制JNK、p38MAPK通路，又可激活ERK1/2通路，导致Bcl-2/Bax比值上调，共同发挥抗细胞凋亡作用。Zhang等[21]研究发现，电针预处理可通过抑制GluN2B/m-calpain/p38MAPK信号通路，减少脑梗死体积，抑制海马CA1区神经元凋亡，改善MCAO大鼠神经功能损伤。

3 磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase，PI3K) /丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶 (serine /threonine kinase，Akt)信号通路

3.1 PI3K/Akt信号通路与CIRI的关系PI3K/Akt信号转导通路参与神经元增殖、凋亡、分化、新陈代谢等多种生物学过程，被认为是神经保护的关键信号传导介质[22]，如保护大脑海马、皮质区神经元，修复损伤外周神经，抑制小胶质细胞激活[23]。PI3K/Akt通路的激活可以减少神经细胞凋亡，发挥CIRI神经保护效应[24]，也能通过抑制炎性细胞因子释放、改善组织缺氧，发挥脑损伤保护作用[25]。

3.2 针刺治疗CIRI与PI3K/Akt信号通路的关系全爱君等[26]研究发现，电针预处理能够激活PI3K/Akt信号通路，下调Caspase-3、丙二醛(malondialdehyde，MDA)表达，上调超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)与谷胱甘肽(glutathione，GSH)活性，抑制细胞凋亡及氧化损伤，从而有效改善CIRI。雷鹏飞等[27]研究证实，电针、经颅磁刺激或两者联合干预均可减少CIRI大鼠脑组织磷酸酶和张力蛋白同源物(phosphatase and tensin homolog，PTEN)、Akt表达，升高p-Akt表达，推测其可能通过下调缺血组织PTEN表达量，激活PI3K/Akt信号通路，抑制神经元凋亡，起到治疗CIRI的作用，且电针和经颅磁刺激联合使用效果更甚。Wang等[28]研究发现，电针百会和神庭穴可能通过激活PI3K/Akt通路，有效改善MCAO大鼠空间学习记忆力障碍。高邈等[29]采用电针百会、四神聪穴治疗CIRI大鼠，发现大鼠学习记忆力明显提高，Bax水平降低，PI3K、p-AKT及Bcl-2水平升高，得出电针可以通过介导PI3K/Akt通路，抑制神经元凋亡，改善CIRI后大鼠认知功能。江一静等[30]研究发现，采用巨刺法干预MCAO大鼠可以明显提高其运动功能，作用机制可能与激活PI3K/Akt通路，降低Caspase-3含量，升高PI3K、p-AKT含量，从而有效抑制脑细胞凋亡、改善脑缺血与脑组织肿胀等有关。韩林等[31]研究证实，应用醒脑开窍法电针主穴三阴交、内关和人中穴治疗CIRI大鼠后，p-Akt、Bcl-2表达以及Bcl-2/Bax比值均显著升高，Bax表达显著降低，表明醒脑开窍法可能通过激活PI3K/Akt通路缓解神经凋亡的发生。宓丹等[32]研究发现，采用眼针对CIRI大鼠眼部肝、肾、上焦区和下焦区进行刺激，能够激活PI3k/Akt信号通路，促进Akt磷酸化，减少CIRI引起的细胞凋亡，达到抗CIRI的目的。

4 Notch信号通路

4.1 Notch信号通路与CIRI的关系Notch通路主要在中枢神经系统大脑皮层和海马神经元中表达，具有高度保守性，在调控微血管形成中发挥着重要作用[33]。研究表明，在啮齿动物脑缺血损伤后，Notch信号通路被激活[34]，参与细胞凋亡、增殖、分化等生物学过程[35]。最近的一项研究发现，鸢尾素可以改善小鼠CIRI后形态学与神经功能异常，其作用机制可能是通过激活经典Notch通路，抑制CIRI后神经元炎症和凋亡，从而发挥脑保护效应[36]。

4.2 针刺治疗CIRI与Notch信号通路的关系Chen等[37]实验研究发现，电针百会、大椎穴干预CIRI大鼠可一定程度上激活Notch信号通路，促进神经干细胞(neural stem cells，NSC)增殖。利铸均等[38]实验表明，电针能缓解CIRI大鼠的神经缺损症状，且随着治疗时间的延长而持续存在，其作用机制可能是通过对Notch信号通路的调整维持高水平的NSCs数量，为其分化为成熟神经元细胞提供足够的细胞来源。Sha等[39]研究发现，电针外关、足三里治疗CIRI大鼠，可以激活Notch通路，促进 miR-223 表达，增加NSC数量，降低PTEN表达，发挥缺血后神经元保护作用。

5 环磷腺苷效应元件结合蛋白(cAMP-response element binding protein，CREB)相关信号通路

5.1 CREB相关信号通路与CIRI的关系CREB可调控神经元生长、生存，参与细胞内多种信号转导和长期记忆形成过程[40]。CREB被激活后调控转录，促进即刻早期基因表达，通过抑制细胞凋亡与增强修复，实现神经元保护功效。

5.2 针刺治疗CIRI与CREB相关信号通路的关系王梅平等[41]发现，电针足三里穴能改善脑缺血，其机理可能与激活CREB通路、促进下游血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表达以增强神经血管再生有关。Jiang等[42]表明，ON能保护大脑免受短暂性脑缺血损伤，其作用机制可能是由激活γ-氨基丁酸B型(GABAB)/cAMP/PKA/CREB 信号通路所介导的。Zhang等[43]研究显示，电针可以介导CaM-CaMKIV-CREB信号通路，对CIRI后认知功能进行修复。

6 Wnt/β-catenin信号通路

6.1 Wnt/β-catenin信号通路与CIRI的关系Wnt信号通路是一条具有多环节、多作用的信号转导途径，涉及细胞增殖、代谢、生长、分化、凋亡等过程。研究表明，脑缺血后，激活Wnt/β-catenin信号通路能够促进NSC的增殖与分化，从而促进神经再生，减少脑梗死体积，修复神经功能[44-45]。该通路激活后也能通过介导少突胶质细胞前体细胞，保护脑缺血急性期的血脑屏障[46]。

6.2 针刺治疗CIRI与Wnt/β-catenin信号通路的关系李广大等[47]研究发现，“醒脑开窍”电针法能升高β-catenin、VEGF、胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein，GFAP)及神经元核抗原(neuronal nuclear antigen，NeuN)表达，降低支架蛋白表达，通过激活Wnt/β-catenin信号通路改善脑缺血性损伤。张吉芳等[48]研究显示，电针干预CIRI大鼠后，可以显著下调Bax表达，上调β-catenin、Bcl-2 表达，抑制凋亡，升高脑血流量与血流速度，改善神经功能受损症状。

7 针刺治疗CIRI与其他信号通路的关系

何坚等[49]研究发现，电针可能通过下调TLR4/MyD88信号通路，抑制CIRI后p-JNK，进而产生神经元保护效应。肖飞等[50]研究显示，电针能促进CIRI大鼠皮层缺血区需肌醇酶-1(inositol-requiring enzyme-1，IRE1)、X盒结合蛋白1(X-boxbindingprotein1，XBP1)表达，减轻细胞损伤，证明电针预处理可通过激活IRE1-XBP1通路，缓解内质网应激压力，发挥神经保护作用。张胜行等[51]研究表明针刺曲池、足三里穴可改善缺血后脑损伤，其机理可能与介导神经调节素1(neuregulin 1，NRG1) /表皮生长因子受体4(epidermal growth factor receptor4，ErbB4)通路，提高NRG1及其特异性受体ErbB4表达，降低Bax/Bcl-2比值，从而抑制凋亡相关。叶伟等[52-53]应用改良longa法建立MCAO模型小鼠，电针患侧百会、神庭穴，发现缺血灶半暗带P-Janus激酶2(Janus kinase2，JAK2)、P-信号转导和转录激活子3(signal transducer and activator of transcription3，STAT3)表达在CIRI后2 h显著上调，证实电针可能通过促进脑内JAK/STAT通路迅速活化，提升Bcl-2/Bax比值，减少细胞凋亡，减少脑梗死体积，增强CIRI后神经功能修复。孙晓鹏等[54]实验研究发现，电针预处理可通过激活海马核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid2p45related factor2，Nrf2) /血红素氧合酶1(heme oxygenase-1，HO-1)通路，从而促进抗氧化能力，减轻神经元损伤。Xing等[55]研究称电针足三里、曲池穴可改善CIRI后神经功能缺损症状，减少脑梗死体积，其机制可能与介导PTEN通路、拮抗神经元凋亡有关。Sha等[56]研究证实，电针外关、足三里穴治疗MCAO大鼠，能显著升高miR-223水平，降低梗死周围皮层Nod样受体蛋白(nod-like recptor protein3，NLRP3)、Caspase-1、IL-1β及 IL-18 水平，减少脑梗死体积，证实电针可能通过调控miR-223/NLRP3信号通路减轻炎症反应，发挥促进神经功能恢复的作用。Sun等[57]研究发现，针刺可通过下调MCAO大鼠ATF-6、蛋白激酶样内质网激酶(protein kinase R-like endoplasmic reticulum kinase，PERK)与IRE1通路，抑制内质网应激，进一步抑制细胞凋亡和自噬，有效保护缺血后脑损伤。Wang等[58]研究表明，电针可通过上调PINK1/Parkin通路所介导的线粒体自噬，降解损伤线粒体，减轻硝基氧化应激诱导的线粒体功能障碍，改善受损线粒体积聚，达到抗CIRI目的。

8 结语

综上所述，CIRI的发生过程与多因素、多细胞分子介导有关。通过回顾近5年针刺调控CIRI相关信号通路的研究发现，针刺可调控多条信号通路的分子机制，有效改善神经功能障碍，发挥脑保护作用。针刺调控CIRI的作用机制较为复杂，与CIRI炎症反应相关的信号通路有NF-κB、miR-223/NLRP3等，针刺可通过调节Cezanne蛋白、锌指蛋白A20、IRAK、TAX1BP1等的表达以发挥抗炎效应；与CIRI细胞凋亡相关的信号通路有MAPK、Wnt/β-catenin、JAK/STAT、PI3K/Akt等，针刺能够通过介导Bax、Bcl-2、Caspase-3等凋亡相关基因或PTEN、Akt、p-MEK-2、p-ERK1/2等蛋白分子水平实现抗脑细胞凋亡的目的；与神经血管再生相关的信号通路有Notch、CREB、Wnt/β-catenin、NRG1/ErbB4等，针刺可通过调节VEGF表达、促进NSC增殖等促神经发生。此外，miRNA可通过介导炎症信号通路或与细胞分化、增殖相关的Notch信号通路等参与调控CIRI，已成为生物学领域的热点研究。然而，近年来相关研究发现针刺在调控Nrf2/HO-1信号通路介导的氧化应激，PINK1/Parkin信号通路介导的线粒体损伤，IRE1-XBP1、ATF-6与PERK信号通路介导的内质网应激方面较少涉及，有一定的欠缺，今后应重视这些通路的研究以探讨针刺防治CIRI更深层、更全面的机制。同时，实验研究发现，眼针可有效改善CIRI，但其与常规针刺之间所产生的作用效应是否有差异还需进一步探索。另外，研究显示针刺与经颅磁刺激或亚低温疗法联合应用比单纯针刺效果更好，提示今后临床上可将针刺与其他物理疗法相结合使用，以追求更佳的治疗疗效。同时，对针刺操作手法、干预时间等的统一规范，也可有效优化针刺治疗方案。综上，针刺调控CIRI相关信号通路的研究还于起步阶段，有待进一步完善。