|
《自然》发表的“电针驱动迷走-肾上腺轴的神经解剖学机制”一文对针灸研究的意义 宿杨帅1，李永明2，景向红1，王彦青3，韩松平4，潘卫星5，彭增福6，王少白2，朱兵1 （1中国中医科学院针灸研究所；2美国中医药针灸学会，美国；3复旦大学基础医学院中西医结合神经生物学系，脑科学研究院，中西医结合研究院针灸研究所；4北京大学神经科学研究所；5珍妮莉亚研究校区，霍华德·休斯医学研究所，美国；6国际激痛点中心，中国香港） 2021年10月，《自然》杂志刊登了由哈佛医学院马秋富团队等机构合作完成的“电针驱动迷走-肾上腺轴的神经解剖学机制”一文，引起了针灸学术界的广泛关注和讨论。该团队在前期“电针抗炎效应特点和机制”研究的基础上，利用小鼠动物模型，进一步揭示了电针刺激“足三里”或“手三里”穴引发由“迷走-肾上腺轴”介导的全身性抗炎效应的神经解剖学机制。该研究结果表明，背根神经节中PROKR2-Cre神经元的外周纤维在“足三里”和“手三里”穴区深层的筋膜组织分布丰富，而在相应穴区的浅层、“承筋”穴和腹部“天枢”穴等部位分布稀少。PROKR2-Cre神经纤维这种差异性的外周分布特点，可能是“足三里”和“手三里”穴区深层电针刺激特异性地引起“迷走-肾上腺轴”抗炎效应的结构基础之一。 这项研究能够在顶级学术期刊发表，说明其得到了现代神经科学领域的认可，更是针灸基础科研领域具有里程碑意义的工作，其研究范式、思路、方法和结论等诸多方面值得针灸科研工作者学习和思考。本文尝试从以下几个方面对这项研究进行梳理和归纳，总结其对针灸科研的启发和意义，旨在更加客观地认识针灸起效的规律和特点，更加科学地解析针刺作用的生物学原理。 1 研究思路与假说构建 ①该团队在感觉神经发育和功能研究领域的前期工作基础；②长期以来有关针刺等体表刺激诱发“躯体-自主神经”反射的实验观察；③近年来有关“神经-免疫”交互作用的大量研究证据。 不难发现，以上3个方面的背景因素，为“针刺-躯体传入-自主神经-免疫调节”的科学假说提供了充分的理论支撑，为揭示不同亚型神经元在躯体分布的结构特征、并以此为穴位效应的相对优势作用奠定了一定的神经生物学基础。 2 科研模式和实验方法 从科研模式来看，该项研究是针灸基础科研开展国际合作研究的成功范例。 从实验方法来看，该研究中所涉及的intersectional神经元特异标记和敲除法、神经示踪和电生理记录等技术在针灸基础科研领域均具有较高的使用价值。 3 对和解答的针灸学科问题 3.1 紧密围绕针灸学科特点，凸显针刺起效的因素构成 针刺效应的产生与选穴、刺激方式和机体状态等因素密切相关。该研究以“足三里”和“天枢”穴为例，证明了高强度（3mA）电针“足三里”或“天枢”穴均可以激活交感传出活动，经脾脏发挥免疫调节效应。如果在脂多糖（LPS）诱导内毒素血症之前给予高强度电针干预可产生抗炎效应，而在LPS造模后给予，则引起促炎效应；低强度（0.5mA）电针“足三里”穴则不受干预时机的影响，在不同机体状态下，均可通过“迷走-肾上腺轴”引起抗炎效应；但低强度电针“天枢”穴或“承筋”穴对LPS引起的全身性炎性反应没有显著的作用。此外，电针刺激达到“足三里”穴区深层筋膜组织，而非浅层组织时，才能引起这一效应。另有研究表明，低强度（1～2mA）电针可显著缓解关节炎大鼠局部炎性反应，但高强度（2～4mA）电针没有抗炎效应。以上研究提示针刺抗炎作用受电针刺激部位、层次、强度以及干预时机的影响。 3.2 从针刺诱发“迷走-肾上腺”通路抗炎的角度，揭示穴位结构相对特异性的神经解剖学机制 传统针灸对穴位功能的认识包括：局部作用、远端作用和特殊作用。现代研究证实穴位的调节具有局部、靶器官和全身性效应。其中，穴位对相应靶器官调控的作用特点被称为穴位功能的特异性。区别于以往对穴位特异性的诠释，本研究创新性地从穴区局部不同层次神经支配的差异入手，观察到PROKR2-Cre神经纤维在“足三里”和“手三里”穴区深层筋膜组织中分布丰富，而在“足三里”浅层和腹部“天枢”等部位分布稀少。通过对PROKR2-Cre神经元的精准操控和逻辑缜密的实验求证，最终发现PROKR2-Cre神经纤维在躯体不同区域和层次的差异性分布，可能是“足三里”和“手三里”穴能够通过“迷走-肾上腺轴”发挥抗炎效应的关键（图1）。换句话说，PROKR2-Cre神经纤维介导的免疫调节效应具有区域和层次选择性，针刺PROKR2-Cre神经纤维丰富的躯体部位的穴位，就有可能引起抗炎效应。这一发现从神经纤维在躯体分布差异的角度，为不同穴位局部组织结构的相对特异性提供了切实的神经解剖学证据。 4 对针灸基础研究的启发 4.1 聚焦针灸学科基本问题展开科学研究 针灸已成为全球范围内应用最广泛的补充替代医学疗法，其科学机制的阐释和在人类健康维护中的价值也受到越来越多的关注。实际上，作为一种体表刺激疗法，针灸能够在日新月异的医治体系中保持生机和活力，与其自身属性和作用特点密切相关。但是，针灸学科本身仍存在诸多尚未解答的基本科学问题，如穴位的功能特性、经络的科学内涵、针灸的调控规律和生物学基础等等。厘清这些核心问题，不仅是针灸科研工作的当务之急，更加关系到整个针灸学科未来的发展和推广。针灸基础科研成果登上生命科学前沿杂志已有先例，但以往很少关注到穴位的基本属性和针灸的自身特点，而该研究能够立足针灸问题，体现针灸特色，科学地揭示针灸抗炎效应的规律和生物学机制，值得借鉴。 4.2 从系统生物学的角度看待和解答针灸问题 现阶段研究表明，针刺起效多是以激活穴区局部神经等传入为始动的生物体内多系统、多组织应答的级联反应，其本质在于通过体表刺激，驱动机体稳态的自我修复。除了用以治疗疼痛类疾患，针灸临床的有效病种也常涉及神经、消化、呼吸、运动系统以及精神、认知和行为障碍等多种复杂性疾病，这同样反映出针灸的多维度和整体性调节特点。因此，只有立足于系统生物学的水平，去认识穴位的结构和功能属性，解读针刺引起的生命科学现象，才能更加客观、准确地揭示针刺的作用规律和原理。 4.3 自主神经调控是针灸实现整体调节效应的重要途径 自主神经系统在动物体内的支配范围涉及平滑肌、心肌、内及外分泌腺体、脂肪组织、肝细胞和淋巴组织等。这一广泛投射的优势在于，其可以整合和优化多个系统、组织和细胞的功能，以应对来自机体内部和外部环境的干扰，促进机体稳态的修复。交感和副交感神经既可以独立工作，又可以通过拮抗或协同的方式，实现对机体局部和系统功能的调控。除了该研究呈现出的对免疫和炎性反应的调节以外，自主神经在血压、血糖、体温、能量代谢、水盐平衡以及生殖功能等方面的调节中也发挥着主导作用。针灸体表刺激对交感和副交感神经活动的影响为其调控上述相关的生理和病理过程提供了可能。 5 临床参考价值与转化 5.1 为针灸临床治疗炎性疾病提供了科学依据 多项实验研究表明，电针可以有效缓解LPS引起的内毒素血症，降低相关炎性因子的表达，同时提高动物的存活率。虽然针灸的临床优势病谱中涉及到一些免疫紊乱和炎性相关的病种，但整体来看，针灸对免疫和炎性反应的作用在临床研究和治疗中未得到足够的重视。特别是针对急重症免疫和炎性疾病，目前仍缺乏确切的临床证据支持针灸的有效性，其临床推广仍有很大困难，非短时间内可以实现。在实验机制研究取得进展后，临床上可在重症监护下开展针刺抗炎的病例观察，再通过小样本的临床试验，不断提升临床研究的证据等级。 5.2 为穴位不同组织层次的精准针灸刺激提供了解剖学依据 该研究揭示了分布于躯体深层筋膜组织中的PROKR2-Cre神经末梢在针刺-迷走抗炎效应中的重要性，提示在临床针刺操作过程中，应注意针刺部位、层次和刺激量的选择，为精准针灸或针灸精准施治提供了理论参考。 5.3 为激活迷走神经调控系列疾病提供转化启示 近年来，由于传统“分子药”在临床治疗中面临的困境和弊端，生物电子医学（bioelectronic medicine）和电子药（electroceuticals）在西方逐渐兴起，旨在通过生物电刺激装置调控特异的神经环路，进而实现以神经系统为始动的机能调节。例如，迷走神经电刺激已经被用于关节炎和炎性肠病患者的临床治疗，并取得了一定的进展。该研究揭示了电针抗炎效应的规律和机制，发现了特异性神经元在不同穴区的差异性分布，同样具备潜在的生物电子医学转化价值。 6 目前针刺抗炎研究的问题和思考 该研究以LPS诱导的全身性炎性反应模型为观察对象，结合行为学、电生理、光遗传、神经示踪和分子生物学等手段，揭示了电针抗炎效应的规律及其“神经-免疫”环路。但结合相关领域的既往研究结果，仍然存在一些问题值得深入解析和进一步揭示。 该研究结果表明PROKR2-Cre神经元绝大多数（约82.9%）为TRKA阳性的感觉神经元，其中约50.7%与重肽神经丝蛋白（NEFH）和CGRP共标，且NEFHhighPROKR2adv神经纤维可能是电针“足三里”激活“迷走-肾上腺轴”发挥抗炎效应的关键，说明这部分神经元大多属于Aδ类初级传入纤维。体表刺激引起的“躯体-自主神经”反射和内脏调节效应往往依赖于局部Aδ和C类纤维的传入，且C类纤维引发的效应往往强于Aδ纤维。因此，体表是否存在某一亚型的C类神经元，可以引起相似，甚至更有效的迷走抗炎效应？亦或电针经迷走神经引起的内脏调节效应与抗炎效应两者对电针激活躯体传入的要求不同？ 2014年Ulloa团队发表于《自然医学》杂志的研究结果表明：在造模后给予4V电针“足三里”刺激仍可有效缓解LPS导致的内毒素血症和盲肠结扎穿刺引起的多细菌感染性腹膜炎；脾脏和去甲肾上腺素β2受体通路不参与此电针“足三里”引起的抗炎效应。这和马秋富团队的0.5mA电针刺激的结果相似。唯一不同的是Ulloa实验室发现单独切断腓总神经或胫神经并不能阻断电针的效应，这或许归因于两者所采用的电针方式有较大差异。其中，Ulloa团队将同1对电极的正负极分别连接到两侧的“足三里”穴，此法刺激范围更广泛，可能同时激活腓总神经和胫神经（两者均含有PROKR2-Cre神经纤维）；而马秋富团队在两侧“足三里”穴分别接入了1对电极，并将同侧正负极针灸针的间距控制在1mm 左右，此法倾向于仅激活针下局部的神经成分，提高了空间和层次辨识度，有助于更精确地解析足三里抗炎与局部神经的关系。此外，上述两项研究均表明电针“足三里”可通过“迷走-肾上腺轴”引起儿茶酚胺类物质（多巴胺、肾上腺素和去甲肾上腺素）的释放，进而产生抗炎效应。虽然Ulloa团队的研究证实该效应由多巴胺D1受体介导，但该作用环节的靶细胞尚不明确。总体上，针灸通过影响自主神经发挥免疫调节的复杂环路仍需进一步发掘和梳理。 电针引起的躯体感觉传入信号一部分经过孤束核（NTS）神经元接替进而激活迷走神经运动背核（DMV）中的副交感节前神经元引发迷走传出效应。NTS神经元对体表传入刺激的响应并非点对点的投射，四肢部和腹部的穴位均可以激活该核团神经元。目前，参与“针刺-迷走效应”的NTS-DMV神经环路尚不清晰，而该环路对解读四肢部穴位引起迷走传出效应尤为重要。 神经与内分泌-免疫系统是机体维持内环境稳态的重要杠杆，它们密切联系、相互作用，共同参与生命体的多种生理和病理过程。近几十年来，神经系统对免疫功能的调控已然成为生命科学领域的研究热点，涉及到中枢和外周神经系统的多个水平。本研究结果提示背根神经节中的PROKR2-Cre神经元是“迷走-肾上腺轴”抗炎效应的解剖学基础，但自然条件下这类躯体感觉神经元所感知的适宜刺激是什么？除了电流强度，何种选穴方式和电针频率能够更好地激活这类感觉神经元以提高抗炎效应？体表为何存在具有免疫调控作用的神经元？以及具备抗炎属性的神经元是如何进化而来的？这些生命科学基础问题都直接或间接与针灸学科相关，深入研究可能将有助于解开针灸对机体作用的奥秘。 该研究对临床针灸用于辅助治疗脓毒血症具有一定的参考价值，但受限于低等动物与人体神经解剖结构可能存在的差异，以及动物麻醉和电针刺激参数的转换等问题，其结论仍需人体试验的进一步验证。 |
|
|
