針刺鎮(zhèn)痛累積效應的中樞機制研究進展

夏昀凡 王依依 李榮榮 羅 寧 何曉芬 蔣永亮 方劍喬

針刺累積效應是指多次針刺干預后出現(xiàn)的效應累加現(xiàn)象，并在療程結束后一段時間內機體的各個層面上維持較高水平的效應延續(xù)[1]。針刺累積效應可能具有同藥物效應相似的時效規(guī)律，即在針刺療效的半衰期內再次介入，可誘發(fā)機體將針刺效應逐步蓄積，以鞏固并實現(xiàn)效用的累加，為提高和延長針刺療效提供研究意義和參考價值[2]。然而，目前針刺鎮(zhèn)痛的研究多以即刻效應為切入點，且關于針刺鎮(zhèn)痛累積效應的研究較為分散，尚未有系統(tǒng)的研究討論其產(chǎn)生的神經(jīng)機制及化學物質改變。中樞和外周系統(tǒng)共同調控針刺鎮(zhèn)痛效應的過程，其中以中樞系統(tǒng)為主導發(fā)揮重要作用。針刺累積效應得以實現(xiàn)的原因，并不能簡單地用針刺鎮(zhèn)痛即刻效應或后效應的機制來解釋?；诖?，筆者就針刺鎮(zhèn)痛累積效應的中樞機制展開探討，為臨床和科研提供一定參考。

1 神經(jīng)生理機制

針刺鎮(zhèn)痛累積效應在中樞水平受到多靶點、多通路、多因子的調控。以往研究認為，針刺通過負反饋調控腦干以上部位，激發(fā)腦內各級中樞神經(jīng)傳導整合針刺信號[3]。通過對中樞水平不同層面的鎮(zhèn)痛機制進行分析發(fā)現(xiàn)，針刺效應的累積初期通過脊髓水平膠質細胞的分步活化，主要途徑脊髓丘腦側索，興奮以腹外側中腦導水管灰質（periaqueductal gray，PAG）為主的神經(jīng)元活性并激活下行抑制系統(tǒng)，同時傳遞傷害性信息至下丘腦及海馬，改變神經(jīng)核團內突觸活動及功能結構的可塑性，最終將信息投射至痛覺相關皮質腦區(qū)，形成鎮(zhèn)痛的中樞調控回路。

1.1 脊髓水平 痛覺信息加工處理的初級階段在脊髓內完成，其中膠質細胞在慢性神經(jīng)性疼痛的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。研究表明，反復電針刺激對于減輕神經(jīng)痛和鏡像痛的效應，主要通過下調脊髓內膠質細胞活性實現(xiàn)，并且先下調小膠質細胞活化后下調星形膠質細胞活化[4]，提示多個療程針刺對于抑制星形膠質細胞活化，緩解神經(jīng)病理性疼痛具有良好的效應。研究發(fā)現(xiàn)，反復針刺后僅有部分與脊髓星形膠質細胞密切相關的細胞因子和神經(jīng)營養(yǎng)因子參與累積鎮(zhèn)痛[5]，進一步支持神經(jīng)膠質細胞是重復針刺調控痛敏化啟動和維持的重要靶點。

1.2 腦干水平 腦干在傷害感受中激活內源性鎮(zhèn)痛系統(tǒng)，興奮與痛覺調制相關的核團，激活下行抑制系統(tǒng)調制傷害信息的傳遞[6]。PAG 是痛覺調控系統(tǒng)在腦干區(qū)域的中繼站，是內源性鎮(zhèn)痛系統(tǒng)的核心結構，針刺信息沿脊髓丘腦側索上行，接收針刺信號激活腦干內下行抑制系統(tǒng)，并由多種神經(jīng)遞質參與協(xié)同發(fā)揮鎮(zhèn)痛效應[7]。腦干水平有許多腦核團和區(qū)域參與針刺鎮(zhèn)痛信號的處理，研究發(fā)現(xiàn)在重復固定電針刺激13 d 后，模型中PAG 內腦功能活動較6 d 后的測量值呈現(xiàn)更高水平的誘導，特別是在腹外側PAG 中神經(jīng)元興奮性增強[8]，提示在重復刺激下針刺信息的傳遞通路可能集中在PAG 腹外側區(qū)域。PAG 可釋放多種神經(jīng)遞質參與疼痛、焦慮等生理狀態(tài)的調控，如5-羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）、阿片肽、P 物質、γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）等，同時腹外側區(qū)域又有興奮性下行神經(jīng)通路dmPFC/vlPAG 經(jīng)過，該通路參與慢性疼痛的初始和維持階段以及焦慮狀態(tài)的維持[9]。因此，反復電針刺激是否通過激活該區(qū)域通路，在疼痛形成的初始階段進行預調控，減少痛情緒的產(chǎn)生，有待進一步的研究。

1.3 丘腦 丘腦是傷害性信息傳遞到大腦皮層的關鍵中轉站。當丘腦受到針刺等外源性傷害性刺激后激活中央中核，抑制束旁核放電，阻斷傷害信息向上游傳遞。有研究通過對結扎坐骨神經(jīng)造成壓迫性損傷及去卵巢造成記憶損害的大鼠模型分別進行電針刺激，觀測到下丘腦視上核、室旁核和弓狀核中蛋白激酶A 及膽堿能受體基因的表達均在多次針刺后呈現(xiàn)累加，進一步研究發(fā)現(xiàn)，在該反應中，下丘腦室旁核內突觸超微結構被逆轉[10]，鎮(zhèn)痛通路的激活在電針干預2 周后較干預即刻明顯增加，促進突觸內環(huán)境的改變，重塑神經(jīng)元產(chǎn)生記憶性，從而實現(xiàn)鎮(zhèn)痛效應的延續(xù)[11]，逆轉其神經(jīng)元因損傷所引起的突觸間隙寬度增加和突觸后密度變薄等突觸超微結構變化[12]，再次佐證下丘腦室旁核是反復電針累積鎮(zhèn)痛作用實現(xiàn)的有效靶點。

1.4 邊緣系統(tǒng) 邊緣系統(tǒng)杏仁核綜合處理多種傷害信息，參與調配與疼痛相關的情緒和行為。重復電針可明顯改善慢性痛大鼠痛感覺和情緒相關杏仁核內μ-阿片受體等蛋白表達及突觸間物質的變化，對抗負性情緒的產(chǎn)生，發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用[13]。

海馬與慢性疼痛的感知和記憶密切相關，在針刺鎮(zhèn)痛過程中參與信息的感知和整合，調控神經(jīng)記憶功能發(fā)揮鎮(zhèn)痛效應。海馬在針刺鎮(zhèn)痛中的作用主要通過改變痛覺過敏狀態(tài)實現(xiàn)，有研究者觀察連續(xù)針刺14 d 海馬區(qū)化學物質的變化，發(fā)現(xiàn)干預14 d 后海馬體CA1 區(qū)及CA3 區(qū)相關激酶和蛋白表達較干預2 d 時明顯上調[12，14]，通過緩解因慢性疼痛所致的焦慮情緒，改善痛敏狀態(tài)。此外，慢性神經(jīng)病理性疼痛的產(chǎn)生與海馬區(qū)神經(jīng)元自發(fā)性異常放電活動有關，針刺信息通過調控海馬區(qū)BDNF-Ras-ERK 信號通路、蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）信號通路活性和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）及其受體基因的表達，增強痛抑制神經(jīng)元放電活動實現(xiàn)效應的累加[15]。

1.5 皮層 大腦皮層是神經(jīng)活動調控的最高位中樞，腦影像學揭示針刺過程中傷害性刺激所誘發(fā)相關腦區(qū)活動的變化。重復針刺產(chǎn)生興奮累積的腦區(qū)在疼痛相關區(qū)域有不同程度的重疊，包括雙側中扣帶皮層67%、雙側中央旁小葉71%、大腦皮質體感Ⅱ區(qū)51%和右丘腦35%[16]，這些區(qū)域既參與痛覺傳遞的上行通路，又支配下行性調節(jié)，雙向調控痛覺調制過程使之維持動態(tài)平衡。

2 神經(jīng)化學機制

針刺信號的傳遞由多種化學物質共同參與，其通過將針刺信息轉化為神經(jīng)沖動在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內進行傳遞，發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用，延長針刺療效。針刺鎮(zhèn)痛的效應因子有阿片肽、膽囊收縮素-8（cholecystokinin-8，CCK-8）、5-HT、去甲腎上腺素（noradre-naline，NA）、谷氨酸（glutamic acid，Glu）、GABA 等。

2.1 阿片肽 阿片肽是腦內重要的鎮(zhèn)痛物質，其在針刺鎮(zhèn)痛中的作用已被廣泛接受，腦內主要的阿片肽有β-內啡肽、腦啡肽、強啡肽三種，與其受體分別分布在與痛覺相關的中樞神經(jīng)系統(tǒng)區(qū)域內，針刺激活初級傳入神經(jīng)末梢的阿片受體，抑制傳入末梢P物質的釋放抑制中樞敏化，同時許多核團參與釋放遞質激活下行抑制通路。內啡肽對μ 受體具有較高的選擇性，研究發(fā)現(xiàn)，電針刺激3 d 后各組阿片肽活動改變不明顯，但治療7 d 后慢性痛大鼠模型痛感覺和情緒相關杏仁核內μ-阿片受體等蛋白表達及突觸間物質明顯改善[13]，提示規(guī)律的針刺介入可調整阿片肽的代謝速率，加強鎮(zhèn)痛效應。

2.2 CCK-8 研究表明，CCK-8 參與介導針刺鎮(zhèn)痛，是中樞系統(tǒng)內一種具有強抗阿片類活性的神經(jīng)肽，并且這種抗阿片作用是由CCK-B 受體介導的[17-18]。重復電針刺激在提高中樞自發(fā)性釋放腦啡肽峰值的同時，減少CCK-8、P 物質等拮抗因子的釋放，減少其對阿片類物質鎮(zhèn)痛作用的抵抗以延長針刺效應[19]。

2.3 其他神經(jīng)遞質 5-HT 及其受體是重要的疼痛調節(jié)因子，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內具有鎮(zhèn)痛作用，但在外周水平發(fā)揮致痛效應，不同亞型的受體廣泛表達于神經(jīng)元和神經(jīng)纖維中，分布于脊髓背角神經(jīng)元的5-HT1A 和分布于初級傷害性傳入纖維的5-HT3 受體均與炎性痛相關[20]，而5-HT4 受體的表達與內臟痛有關[21]。NA 也是一種雙向調控的因子，在大腦可以抑制鎮(zhèn)痛效應但在脊髓卻誘導效應的增強[22]。Glu 是興奮性神經(jīng)遞質，和抑制性神經(jīng)遞質GABA 共同參與痛覺減輕[23]。目前針刺鎮(zhèn)痛過程中關于以上物質的研究以即時鎮(zhèn)痛效應為出發(fā)點，對累積效應的研究尚缺乏，有待進一步探索。

3 分子機制

興奮性化學因子與拮抗性因子共同調控痛覺的形成及敏化過程，在相應的激酶刺激及通路調控下維持動態(tài)平衡，其中以細胞因子、阿片肽前體、原癌基因蛋白（c-Fos）和與膽堿能受體相關蛋白質及通路的變化為主實現(xiàn)多因子的調控。

3.1 細胞因子 白細胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）是兩種最常見的炎癥介質，調節(jié)性T 細胞產(chǎn)生的白細胞介素-10（interleukin-10，IL-10）是緩解炎性疼痛的關鍵抗炎細胞因子。IL-10 的表達主要在脊髓淺表星形膠質細胞中，是電針鎮(zhèn)痛和中樞致敏的關鍵[24]。電針治療可抑制脊髓組織中這些炎性介質的表達，調節(jié)免疫細胞的激活以誘導IL-10 的表達，并抑制巨噬細胞和中性粒細胞的增殖，減緩炎癥進展，提示電針鎮(zhèn)痛和抗炎作用的累積可能與誘導IL-10 釋放抑制促炎細胞因子有關[25]。

3.2 阿片肽前體 除神經(jīng)遞質及炎性物質外，還有其他一些化學物質參與針刺鎮(zhèn)痛分子水平的調節(jié)機制，如阿片肽前體。前阿黑皮素（pre-proopiomelanocortin，POMC）及人前腦啡肽（homo sapiens proenkephalin，PENK）是內啡肽和腦啡肽的前體，通過釋放神經(jīng)遞質及免疫反應物，激活中樞內源性阿片肽系統(tǒng)、中樞內源性痛覺調制系統(tǒng)和下行性抑制系統(tǒng)處理痛覺信息傳遞，在脊髓水平對炎癥性疼痛進行調節(jié)[26]。研究發(fā)現(xiàn)，每日重復針刺炎癥痛大鼠可促進下丘腦POMC 和PENK mRNA 的表達，加速前體蛋白的釋放，促進相應阿片肽的生成，類似效應也發(fā)生在對慢性神經(jīng)病理性疼痛的介導過程，通過上調下丘腦POMC mRNA 和下調海馬孤啡肽前體（prepronociceptin，PNOC）mRNA 表達實現(xiàn)鎮(zhèn)痛效應的累積[27]。

3.3 c-Fos c-Fos 是定位腦功能活動的主要標記物，可作為將神經(jīng)信號由細胞外信號轉化為對靶基因調控并參與信息傳導和調控的一種信號標志[7]。研究發(fā)現(xiàn)，在固定電針刺激的模型中PAG 腹外側部位c-Fos 的表達在13 d 后呈現(xiàn)更高程度的誘導，而6 d時的測定值未出現(xiàn)明顯改變[8]，并且針刺的長期療效與c-Fos 的表達密切相關。

3.4 其他活性物質 膽堿能受體與神經(jīng)記憶相關，重復電針刺激上調海馬和下丘腦組織中突觸素、乙酰膽堿酯酶、鈣調素依賴型蛋白激酶Ⅱ、囊泡乙酰膽堿轉運蛋白和PKA 的表達，加速蛋白質轉錄和翻譯，重塑突觸界面結構，促進神經(jīng)元可塑性變化產(chǎn)生學習和記憶能力，在強化效能的同時減弱痛敏化[14，28-30]，鞏固神經(jīng)傳導功能，維系針刺信息在中樞的交互，此類神經(jīng)可塑性反應可同時加速腦脊液中阿片肽的代謝速率，改變中樞P 物質和腦啡肽釋放速率[31]。

4 結語

累積效應是對即刻效應和后效應的鞏固及延續(xù)，由各級中樞分工調配實現(xiàn)針刺信息的傳遞并逐漸衰減，由此可見介入的時機、多種刺灸技術的選擇及辨病、辨證施治尤為重要。目前對該領域的研究仍存在以下幾點不足：（1）基礎研究主要以炎癥性疼痛和神經(jīng)病理性疼痛為核心展開，對疼痛的其他分型如急、慢性疼痛、內臟痛及癌性痛等領域的研究尚缺乏；（2）針刺手段多樣化，包括普通針刺、電針、溫針灸等，同時合并不同針刺手法和留針時間，難以在針刺的刺激量上實現(xiàn)統(tǒng)一的標準；（3）在治療方案上，不同經(jīng)穴的選擇、經(jīng)穴與驗穴的配合應用，在一定程度上影響著針刺鎮(zhèn)痛的累積效應；（4）受試對象復雜化，包括動物、健康人和疾病狀態(tài)者。因此，充分利用現(xiàn)代科學技術手段，以疾病的發(fā)生發(fā)展規(guī)律為切入點，進一步研究累積效應的實現(xiàn)機制，對針刺的臨床應用，尤其是穴位的選擇、刺激量的衡定、再介入的時間間隔等時效-量效關系的研究具有更深遠的指導意義。