基于突觸可塑性針刺治療腦卒中后認知障礙的研究進展

夏金言，林如輝

（1.福建中醫(yī)藥大學中西醫(yī)結合研究院，福建福州 350122；2.福建省中西醫(yī)結合老年性疾病重點實驗室，福建福州 350122）

腦卒中（stroke），簡稱卒中，中醫(yī)稱中風（apo‐plexy），是一種常見的急性腦血管病。調(diào)查顯示，我國卒中發(fā)病年齡趨于年輕化[1]，平均發(fā)病年齡在65歲左右，其中缺血性卒中（ischemic stroke）的發(fā)病率持續(xù)上升。卒中后認知障礙（post-stroke cognitive impairment，PSCI）是影響1/3中風幸存者的后遺癥之一，且大概率最終進展為癡呆，隨著預期壽命的延長，嚴重影響患者的生活質(zhì)量，因而成為當前國際卒中領域的研究熱點[2]。

腦卒中發(fā)生后神經(jīng)功能缺損，可通過神經(jīng)保護作用以及突觸再生等機制來調(diào)節(jié)，促進PSCI的神經(jīng)功能恢復，進而減緩疾病進展。近年來，中醫(yī)藥治療PSCI有了較大的進展，針刺療法對神經(jīng)功能的恢復具有促進作用。本文從針刺影響腦卒中后突觸可塑性的方面進行綜述。

1 針刺的腦保護作用

中醫(yī)學認為：“腦為元神之府”，“頭為諸陽之會”，頭部通過經(jīng)絡與臟腑相關聯(lián)，刺激頭穴可以升陽開竅、醒腦益智。針刺是腦血管疾病治療的常用手段，對早期康復有著積極的治療效果[3-4]。腦缺血再灌注損傷（cerebral ischemia reperfusion injury，CIRI）是缺血性腦卒中的主要并發(fā)癥，炎癥反應、細胞凋亡、細胞信號轉導通路的激活或抑制等是腦缺血后引起CIRI的重要原因[5]。方晨晨等[6]研究發(fā)現(xiàn)，電針“百會”、“大椎”穴可以減小腦梗死體積，促進抗炎因子IL-4并抑制促炎因子TNF-α的表達，抑制缺血再灌注區(qū)的炎癥反應，促進神經(jīng)功能恢復。王文秀等[7]研究發(fā)現(xiàn)，“醒腦開竅”針法可以抑制大腦中動脈阻塞（middle cerebral artery occlusion，MCAO）模型大鼠血清及腦組織中炎癥因子ICAM-1、MMPs-9的表達，實現(xiàn)對腦組織的保護作用。葉濤等[8]研究證實，針康法能有效抑制腦缺血后caspase-8、caspase-3活化介導的細胞凋亡，上調(diào)c IAP1表達水平，保護血管及神經(jīng)元，改善CIRI神經(jīng)功能缺損。一些研究表明，電針能有效抑制NF-κB介導的信號通路，調(diào)節(jié)抑制IL-1β和IL-6等促炎因子的釋放以及小膠質(zhì)細胞受體TLR4等的表達，針刺的抗炎作用與小膠質(zhì)細胞的激活密切相關[9-10]。針刺對損傷腦組織的保護是一個十分復雜的過程，而突觸的可塑性貫穿于腦卒中后神經(jīng)功能康復的全過程，針刺在改善神經(jīng)損傷、促進神經(jīng)功能恢復等方面有著重要作用。

2 突觸可塑性與神經(jīng)功能

突觸在大腦存儲信息的能力方面起著基礎性的作用。突觸可塑性是學習和記憶的細胞基礎，影響著突觸連接和神經(jīng)回路的形成，最終導致行為或功能的獲得或喪失[11]。海馬體對記憶的形成和中短期存儲至關重要，是學習和記憶的重要區(qū)域[12]。長時程增強（long-term potentiation，LTP）和長時程抑制（long-term depression，LTD）被認為是包括海馬在內(nèi)的幾個腦區(qū)突觸可塑性現(xiàn)象的電生理表現(xiàn)，LTP表現(xiàn)為突觸效率的增加，LTD表現(xiàn)更長時間的低頻刺激導致突觸效率的降低，其中鈣離子在突觸可塑性中起著關鍵作用[13]。谷氨酸作為主要的神經(jīng)遞質(zhì)，谷氨酸能傳遞被認為是形成新突觸、穩(wěn)定突觸接觸和結構突觸可塑性的重要一步[14]。Tan等[15]研究發(fā)現(xiàn)，在LTP期間，谷氨酸受體相互作用蛋白GRIP1的丟失會阻止活性誘導的突觸AMPAR積累，表現(xiàn)出受損的海馬LTP，發(fā)生學習和記憶障礙。在神經(jīng)元-膠質(zhì)細胞信號機制中，由海馬神經(jīng)元亞群表達的細胞因子IL-33參與小膠質(zhì)細胞驅動樹突棘可塑性和記憶精確度的調(diào)節(jié)，神經(jīng)元IL-33或小膠質(zhì)細胞IL-33受體的喪失也會導致突觸可塑性受損[16]。最近的研究發(fā)現(xiàn)，淀粉樣前體蛋白APP家族的缺失也會影響腦內(nèi)神經(jīng)元的興奮性和突觸可塑性的調(diào)節(jié)[17]。神經(jīng)調(diào)節(jié)機制是多樣的、動態(tài)的，突觸異?，F(xiàn)在被認為是各種神經(jīng)和精神疾病的主要病因，突觸的可塑性可發(fā)生在多個水平上，從神經(jīng)發(fā)生到突觸連接的調(diào)整，并調(diào)節(jié)神經(jīng)元網(wǎng)絡的結構和功能。因此神經(jīng)功能缺損的恢復和改善與突觸可塑性密切相關，其機制需要不斷地探索和研究。

3 針刺對突觸可塑性的影響

3.1 針刺對突觸結構可塑性的影響

腦為元神之府，主宰一切生命活動，包括認知功能、運動功能等。針刺作用于人體腧穴，可以激發(fā)經(jīng)氣，調(diào)和陰陽?，F(xiàn)代醫(yī)學認為，大腦的可塑性是腦卒中康復的理論基礎，神經(jīng)可塑性參與了腦損傷的修復過程，針刺能夠調(diào)節(jié)突觸可塑性[18]，構建神經(jīng)回路，促進突觸重建。宋長明等[19]通過觀察電針“百會”、“神庭”對缺血再灌注大鼠海馬CA1區(qū)突觸超微結構的影響發(fā)現(xiàn)，電針治療使突觸數(shù)量和突觸囊泡增多，改善了突觸超微結構。Lin等[20]研究發(fā)現(xiàn)，電針促進了MCAO模型大鼠海馬中BDNF及其受體TrkB的表達，且突觸后密度蛋白PSD-95蛋白表達上調(diào)，誘導了神經(jīng)棘突的再生，促進突觸結構的可塑性。Cai等[21]發(fā)現(xiàn)，電針治療可通過上調(diào)突觸蛋白（例如突觸素和PSD-95）的表達以及減少超微結構降解來提高5XFAD小鼠的突觸可塑性。Zhao等[22]研究發(fā)現(xiàn)，針刺可改善癡呆小鼠海馬微環(huán)境，促進SAMP8小鼠的神經(jīng)再生和突觸形成，突觸素表達上調(diào)，增強突觸可塑性，改善癡呆小鼠學習和記憶功能的神經(jīng)網(wǎng)絡。樊竹等[23]通過觀察頭穴叢刺法對MCAO大鼠的突觸形態(tài)可塑性的影響發(fā)現(xiàn)，突觸后致密物厚度和突觸間隙的寬度明顯增加。突觸結構可塑性的變化與突觸的再生是同步的，針刺可以改變突觸數(shù)量、密度以及分布情況等，進而影響神經(jīng)生長，通過修復和再生以及突觸重塑等改善突觸超微結構。

3.2 針刺對突觸功能可塑性的影響

針刺結合認知訓練，尤其是頭針結合認知訓練，可以更有效地促進神經(jīng)功能恢復[24]，進而進行整體調(diào)節(jié)產(chǎn)生協(xié)同效應。神經(jīng)膠質(zhì)細胞被認為是突觸上神經(jīng)元的活躍伙伴，對中樞敏化起著重要作用。有證據(jù)表明，針刺可以通過下調(diào)谷氨酸、上調(diào)GABA等參與上行興奮通路和下行痛覺調(diào)節(jié)系統(tǒng)保護神經(jīng)元[25]。王建勛等[26]通過研究針刺“百會”對缺血后損傷皮質(zhì)GABA能神經(jīng)元功能的影響發(fā)現(xiàn)，針刺治療對GABA能神經(jīng)元突觸反應損傷具有保護作用。電針“百會”、“印堂”可以調(diào)節(jié)海馬CA1區(qū)5-羥色胺（HT）相關受體的表達，誘導LTP，從而促進突觸可塑性[27]。Luo等[28]通過觀察針刺的抗抑郁作用及對谷氨酸能神經(jīng)傳遞的影響發(fā)現(xiàn)，電針增加了海馬和前額葉皮層中神經(jīng)膠質(zhì)谷氨酸轉運蛋白EAAT2的表達，提出了突觸可塑性的潛在機制。Ye等[29]研究發(fā)現(xiàn)，針刺可以誘導海馬多巴胺的釋放和受體D1/D5的激活，上調(diào)LTP，改善VD所致的認知障礙。Protto V等[30]發(fā)現(xiàn)，電針通過保留進入海馬束的膽堿能纖維的數(shù)量，恢復MS神經(jīng)元中ChAT的產(chǎn)生及NGF代謝正常化，并有效地改變TrkA介導的膽堿能神經(jīng)元的潛在反應性。突觸功能可塑性與突觸信號傳遞密切相關，針刺治療可以從5-羥色胺能、谷氨酸能、GABA能、多巴胺能和膽堿能突觸等多角度研究其參與調(diào)控的生物學機制，實現(xiàn)多靶點促進大腦重構和修復。

4 針刺對腦卒中后認知障礙的影響

目前許多研究發(fā)現(xiàn)，針灸或電針療法可以有效地改善卒中后患者的認知障礙[31]。在神經(jīng)退行性疾病的治療方面，針刺通過參與相關炎癥反應、細胞凋亡、信號轉導通路、miRNAs表達等，調(diào)節(jié)突觸的可塑性，從而改善認知障礙等功能。

4.1 炎癥反應與突觸可塑性

神經(jīng)炎癥是缺血性卒中后繼發(fā)性損傷的主要原因，炎性小體在其中發(fā)揮關鍵作用。Sha等[32]通過研究電針“外關”、“足三里”對MCAO大鼠神經(jīng)炎癥的作用機制發(fā)現(xiàn)，炎性小體NLRP3水平的降低，可減輕腦缺血/再灌注相關的炎癥損傷。Li等[33]研究發(fā)現(xiàn)，針刺治療可以改善突觸的可塑性和LTP誘導的受損，抑制NMDAR異常表達，NLRP3炎性體表達下調(diào)，進而改善小鼠海馬的神經(jīng)炎癥反應，減輕認知功能缺陷。Jittiwat[34]研究發(fā)現(xiàn)，激光針刺“百會”后，海馬中的IL-6水平明顯降低，增加了海馬神經(jīng)元的密度，從而調(diào)節(jié)突觸的可塑性，其抗炎作用改善了局灶性缺血大鼠的認知和運動功能障礙。Xu等[35]研究發(fā)現(xiàn)，電針“百會”、“合谷”、“太沖”，可誘導局灶性腦缺血再灌注大鼠小膠質(zhì)細胞髓樣細胞受體TREM2的表達，下調(diào)TNF-α、IL-1β和IL-6的表達，改善神經(jīng)炎性損傷。通過針刺的抗炎作用影響神經(jīng)元細胞數(shù)量、密度等進而調(diào)節(jié)神經(jīng)元突觸的可塑性，最終改善神經(jīng)功能損傷，發(fā)揮腦保護作用。

4.2 細胞凋亡與突觸可塑性

腦缺血發(fā)生后，缺血中心細胞死亡，缺血半暗帶則出現(xiàn)較多的細胞凋亡。張松江等[36]研究發(fā)現(xiàn)，電針“百會”、“風府”、“腎俞”能夠抑制海馬神經(jīng)元凋亡，下調(diào)Caspase 3和Bax蛋白的表達水平，改善學習記憶能力。在腦組織中，CREB與學習、記憶和樹突傳播有關，Lin等[37]通過觀察針刺“百會”、“神庭”激活CREB磷酸化與抗細胞凋亡間的關系發(fā)現(xiàn)，p-CREB和Bcl-2的mRNA表達水平上調(diào)，Bax的mRNA表達水平下調(diào)，改善了認知功能障礙。Yang等[38]研究發(fā)現(xiàn)，針刺可以降低腦缺血細胞中ROS的產(chǎn)生，并減少海馬羥基自由基的生成，抑制細胞凋亡。Liu等[39]研究發(fā)現(xiàn)，電針通過多種細胞途徑如JNK、ERK1/2和P38抑制神經(jīng)元自噬和細胞凋亡，上調(diào)Bcl-2/Bax的比例，減輕細胞膜和線粒體損傷，改善腦缺血再灌注損傷大鼠神經(jīng)元的細胞和超微結構。Sun等[40]研究發(fā)現(xiàn)，電針“百會”、“曲鬢”可以抑制腦缺血再灌注損傷大鼠的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激，下調(diào)Bax/Bcl-2比值并阻止caspase-12，caspase-9和caspase-3活化來抑制細胞凋亡，減輕神經(jīng)功能損傷。針刺對腦缺血再灌注損傷后的保護作用主要是降低缺血缺氧的腦細胞的凋亡率，通過抑制神經(jīng)元細胞凋亡相關因子的活性調(diào)節(jié)突觸結構的可塑性，促進神經(jīng)元再生，但針刺的抗凋亡作用和對突觸超微結構影響的機制仍需通過深入研究闡明。

4.3 信號轉導通路與突觸可塑性

針刺可以通過調(diào)控不同信號轉導通路來改善腦損害的程度。Lan[41]等研究發(fā)現(xiàn)，針刺通過抑制TLR4/NF-κB信號通路，降低促炎細胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6的表達，減少腦梗死體積并改善神經(jīng)功能缺損。Wang等[42]觀察電針對突觸功能及PI3K/AKT/GSK-3β通路的影響發(fā)現(xiàn)，刺激提高了PI3K/AKT信號通路的激活水平，促進了GSK-3β的磷酸化失活，使海馬CA1區(qū)相關突觸、PSD95和GAP43的表達上調(diào)，改善大鼠突觸可塑性和認知功能障礙。Xie等[43]采用電針“百會”、“神庭”治療腦缺血再灌注損傷大鼠發(fā)現(xiàn)，電針可以抑制海馬CA1區(qū)JAK2/STAT3信號的水平，抑制蛋白磷酸化，海馬CA1區(qū)突觸的數(shù)量明顯增加，突觸小泡分布豐富緊密，調(diào)節(jié)了突觸的可塑性并改善缺血性卒中后記憶障礙。李洪亮等[44]通過電針MCAO大鼠“肝俞”、“腎俞”激活Ephrin B2/Eph B2信號通路觀察到，梗死灶周突觸重塑相關因子Ephrin B2/EphB2，Rac-1和MAP-2表達上調(diào)，促進了突觸結構及功能重塑。基于上述多種調(diào)控機制，針刺可以從多靶點、多信號轉導途徑影響突觸的可塑性，但各信號通路的組成、結構十分復雜，不同信號通路之間是否存在聯(lián)系以及與突觸可塑性的關系仍需大量研究來證實。

4.4 miRNAs與突觸可塑性

miRNAs是小的非編碼RNA，是導致多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)病的分子基礎，參與腦血管疾病的發(fā)展，對神經(jīng)保護和突觸可塑性起重要作用。Zhou等[45]研究發(fā)現(xiàn)，大鼠神經(jīng)元和皮層中miR-191a-5p的上調(diào)加重了神經(jīng)元損傷，并在缺血/再灌注損傷后部分逆轉了電針治療的神經(jīng)保護作用；而miR-191a-5p的下調(diào)減少了梗死體積，并可改善神經(jīng)學評分。Liu等[46]通過觀察miR-134介導的LIMK1對海馬突觸可塑性的影響發(fā)現(xiàn)，針刺“百會”、“神庭”可以降低miR-134的表達來激活突觸LIMK1蛋白的表達和磷酸化，增加了MICD大鼠海馬中樹突棘的密度及海馬CA1突觸的數(shù)量，從而改善缺血性卒中大鼠的認知功能障礙。何灝龍等[47]研究發(fā)現(xiàn)，針刺結合亞低溫法可促進大鼠缺血側海馬區(qū)mir-34c-5p表達上調(diào)，顯著減少腦梗死面積。Deng等[48]研究發(fā)現(xiàn)，電針“百會”可以調(diào)節(jié)缺血性卒中后miR-181b對pirb mRNA的靶向作用，促進突觸數(shù)量增加且神經(jīng)突向外生長，增強卒中后神經(jīng)行為功能的恢復。針刺可以通過表觀遺傳調(diào)控作用于其靶標，miRNAs是突觸可塑性的重要轉錄后調(diào)節(jié)劑，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中執(zhí)行許多與受損神經(jīng)的再生和修復有關的生物學功能，但與突觸結構與功能可塑性相關的研究甚少。對miRNAs進行深入研究可作為進一步闡明針刺與突觸可塑性作用機制的新策略。

5 小結

綜上所述，國內(nèi)外研究者的一系列研究表明，針刺療法對腦卒中后突觸的可塑性具有良好的促進與恢復作用，能夠增強突觸傳遞，促進突觸的重建和突觸聯(lián)系。在這些研究中發(fā)現(xiàn)，表觀遺傳調(diào)控對于突觸的可塑性至關重要，是神經(jīng)功能恢復的重要策略，然而對改善腦卒中后認知功能障礙的作用機制尚不明確。近年來，對突觸可塑性相關分子以及多個信號轉導通路的研究仍是研究人員關注的重點，但從客觀可視化角度看，針刺作用對神經(jīng)元生長、突觸數(shù)量、突觸密度等超微結構變化影響的機制尚未完全闡明，不同穴位針刺療法間的差異性也需要進一步研究探討，從而為臨床應用針刺療法促進腦卒中患者的早期康復提供一定的科學依據(jù)。