針灸對效應靶器官細胞受體、G蛋白及離子通道影響的分析概況

1、針灸對效應靶器官細胞受體、G蛋白及離子通道影響的分析概況      【關鍵詞】  針灸；靶器官；細胞受體；G蛋白；離子通道；綜述  信息傳遞是生命活動的普遍規(guī)律,生物機體組織細胞之間的信息傳遞,通過化學傳遞和電興奮傳遞兩種方式進行,以化學傳遞為主要方式?；瘜W信息傳遞的物質,又稱為“信號分子”,在神經系統(tǒng)則稱為“遞質”,而在內分泌系統(tǒng)便稱為“激素”,藥理學又稱為“配體”,與配體關聯(lián)的具有識別配體并與之結合的特定結構分子,則稱為“受體”。通過受體與配體的結合,可將配體攜帶的信息傳遞給細胞內的信號傳導系統(tǒng)?！凹毎盘杺鲗?/p>

2、”概念的提出,從分子水平上指出了細胞內除了物質和能量代謝的分子途徑和網絡外,還存在對其調節(jié)和控制作用的自成體系的信號傳遞分子途徑()。細胞信號傳導已成為生命科學迅速發(fā)展的前沿領域。筆者將通過針刺對細胞信號傳導過程的影響,從配體(信號分子)與受體的結合到G蛋白的傳導,再到第二信使的產生和作用、底物蛋白酶的生物效應及信號整合的細胞信號傳導整個過程,剖析針灸通過多靶點、多途徑、多層次實現(xiàn)多效應調整作用的內涵,以期揭示針灸對靶器官細胞影響的信息調控機制及信號傳導通路,從分子水平解釋針灸作用的現(xiàn)代意義。A faithful friend is hard to find.  針灸對效應靶細胞的影

3、響可從細胞外信號與膜受體結合開始,實現(xiàn)對細胞信號傳導途徑影響,大致分為以下環(huán)節(jié)：針灸對信號分子(配體)與受體結合的調節(jié)作用；針灸對靶細胞G蛋白的傳導、效應酶或離子通道的影響；針灸對靶細胞內蛋白質磷酸化及轉錄因子活性的影響。筆者收集了針灸影響跨膜信號傳導的相關研究報道,重點對效應靶器官細胞受體、G蛋白及離子通道與針灸的關系進行了整理分析,現(xiàn)綜述如下。1  針灸對信號分子(配體)與受體結合的影響針灸效應的實現(xiàn)與細胞信息傳導有密切關系,針刺信號通過穴位經外周神經向各級中樞神經傳遞過程中,可引發(fā)機體神經-內分泌系統(tǒng)功能的活動,導致某些生物活性物質的釋放,激活了細胞信息傳導功能。在神

4、經-體液因素作用下,將針刺信號的相應信息傳遞到細胞,通過與靶細胞膜受體相互作用,激活胞內信息傳導途徑,產生一系列的生物效應,最終實現(xiàn)了針刺對機體各系統(tǒng)功能的調整作用1。    目前已有研究表明,針灸誘導的不同神經遞質可影響多種靶細胞受體,如5-羥色胺(5-HT)受體、內源性阿片肽受體(EOP)、-氨基丁酸(GABA)受體、雌激素受體、白介素受體、糖皮質激素及受體、生長因子受體、去甲腎上腺素受體等(醫(yī)藥學/臨床醫(yī)學論文 )。多數受體屬于G蛋白耦聯(lián)受體,產生的生物效應也是多種多樣,如鎮(zhèn)痛效應、調整內分泌、對各系統(tǒng)靶器官的調整作用等。1.1 

5、0;通過神經遞質及其受體對鎮(zhèn)痛效應的影響針刺鎮(zhèn)痛是研究最多的一種針灸效應。研究表明,它的發(fā)生首先是針刺信號被穴位處的感覺神經和感受器所感應,通過外周神經纖維傳遞到脊髓及不同腦區(qū),除了導致脊髓及腦內相關核團神經細胞發(fā)生膜電位變化產生鎮(zhèn)痛效應外,更重要的是各種神經細胞分泌相應的神經遞質參與鎮(zhèn)痛。如去甲腎上腺素、多巴胺、乙酰膽堿、GABA等,還有內源性嗎啡樣物質、P物質、5-HT等,這些物質又通過激活細胞受體而發(fā)揮作用。目前研究表明,中樞內許多神經遞質及其受體參與神經傳導通路不同環(huán)節(jié)的鎮(zhèn)痛作用,如位于大腦基底神經節(jié)的尾核內的非N-甲基-D-天門冬氨酸(NMDA)受體參與電針對丘腦束旁核神經元傷害性反

6、應的抑制作用；皮層體感運動區(qū)對丘腦束旁核的下行調節(jié)中尾核的M2膽堿受體、阿片受體參與鎮(zhèn)痛作用。孤啡肽是新近發(fā)現(xiàn)的神經肽,它與經典的阿片受體、有一定親和力,中腦導水管周圍灰質(PAG)是痛覺調制系統(tǒng)中具有承上啟下作用的重要結構,在PAG觀察到孤啡肽對針刺鎮(zhèn)痛效應的影響,是由于孤啡肽與其G蛋白耦聯(lián)受體結合后,抑制腺苷酸環(huán)化酶(AC)活力,使環(huán)磷腺苷酸(cAMP)降低、K+外流增多、Ca2+內流減少,導致神經元超極化即興奮性降低,由此針刺信號至PAG處,使該處神經元興奮性降低,從而對抗針刺鎮(zhèn)痛作用2-4。朱氏等5通過腦內注射GABA B受體的拮抗劑CGP 55845等實驗表明,針

7、刺大鼠次髎所產生的鎮(zhèn)痛效應中,主要與激活腦內GABA B受體有關,而脊髓水平的GABA B受體的激活在針刺鎮(zhèn)痛中作用不明顯。電針對慢性炎癥痛的鎮(zhèn)痛作用的外周機制也與受體介導有關。電針鎮(zhèn)痛時既可以促進炎癥局部EOP的合成和釋放,又可以促進、型3種阿片受體mRNA表達6。還有人證實,電針抑制炎癥痛時,可上調大鼠PAG部位白細胞介素-1受體基因(IL-1RI)mRNA表達7。  1.2  對內分泌激素及其相應受體的影響Throw away the apple because of the core.  針刺對下丘腦-垂體-卵巢軸調整作用與激

8、素-受體有關。陳氏等8研究表明,切除卵巢可導致血雌二醇(E2)水平降低,動物腦內雌激素受體(ER)蛋白和mRNA的表達增強,電針穴位后,去卵巢大鼠的E2含量明顯增加；腦內ER蛋白和mRNA的表達受到明顯抑制。提示電針可提高去卵巢大鼠體內雌激素水平,使腦內ER表達發(fā)生改變,這種作用似乎是針刺調整下丘腦-垂體-卵巢軸異常功能的作用機制。黎氏等9探討了針藥結合對去勢大鼠血清E2、卵泡刺激素(FSH)、黃體生成素(LH)及外周血淋巴細胞內ER水平的影響。發(fā)現(xiàn)針刺和更年號不僅能提高去勢大鼠血清E2水平,降低促性腺激素LH、FSH水平,而且可以上調免疫細胞ER的含量,而針藥結合組作用最為明顯。針刺除了對性

9、激素及其受體表達有影響外,還能夠增加類風濕性關節(jié)炎(RA)大鼠的糖皮質激素(CS)及其受體GCR的含量10。1.3  激發(fā)調節(jié)肽對靶細胞受體的影響Deeds are fruits; words are but leaves.  有人采用基因芯片技術,分析針刺預處理抗腦缺血再灌注損傷作用的分子機制,發(fā)現(xiàn)針刺腎俞、百會誘導的某些基因表達產物在針刺預處理抗腦缺血-再灌注損傷過程中發(fā)揮了重要作用；芯片檢測顯示,神經元信號傳遞類涉及離子通道、遞質、受體、第二信使等,如出現(xiàn)膽堿能M4受體mRNA及GABA B受體mRNA上調；5-HT2C受體下調11。采用阿片受體拮

10、抗劑naltrindole(NTI)和受體拮抗劑norbinaltorphimine(BNI)阻斷、受體的前提下,觀察重復電針對腦膜中動脈梗死(MCAO)大鼠腦容積等指標影響,發(fā)現(xiàn)NTI能夠阻斷電針預處理誘導的腦保護效應,而BNI不能。說明在重復電針刺激大鼠百會誘導的腦缺血耐受效應中阿片受體發(fā)揮了主要作用12。采用放射配基結合實驗發(fā)現(xiàn),慢性應激抑郁模型大鼠大腦皮層5-HT1受體最大結合率(Bmax)明顯降低,電針百會、足三里穴使之增加。抑郁模型大鼠大腦皮層5-HT2受體的Bmax和平衡解離常數(Kd)明顯高于正常組,電針可使其降低,說明電針百會、足三里穴具有調節(jié)5-HT受體功能不平衡作用13。

11、Throw away the apple because of the core.  First try, and then trust.  大鼠脊髓損傷后,針刺治療能通過促使大鼠脊髓表達神經生長因子(NGF)及其受體絡氨酸激酶受體A(TrKA)增多來促使受損神經元修復,從而促進大鼠行為功能的恢復15。對后路漸進性脊髓壓迫動物模型進行電針治療發(fā)現(xiàn),脊髓損傷后NGF及其受體TrkA在神經元及膠質細胞表達增強,經過電針治療后,NGF和TrkA表達下降；體感誘發(fā)電位檢測和聯(lián)合行為評分(CBS)顯示,電針組明顯優(yōu)于減壓組,表明電針治療促進脊髓損傷大鼠的行為功能恢復也與內源性神經生長

12、因子及其受體TrkA介導有關16。NGF具有加速神經纖維的發(fā)芽、防治周圍感覺神經變性疾病等作用,它對神經損傷影響必須通過與效應細胞NGF受體相結合而發(fā)揮其營養(yǎng)作用。研究發(fā)現(xiàn),針刺療法可以延長NGF及其受體的分泌時間及含量,從而有利于周圍神經損傷的恢復17。Silence in times of suffering is the best.  研究表明,心肌缺血性損害可以引發(fā)心臟交感神經過度興奮以及心臟對交感神經興奮性調節(jié)的反應性增強,繼而引起2-腎上腺素能受體(2-AR)過度興奮,導致心肌細胞內鈣超載,促使心肌損傷。1-AR信號傳導系統(tǒng)各個站點如1-AR、刺激型G蛋白亞型(Gs)、A

13、C、cAMP、蛋白激酶A(PKA)和L-型Ca2+通道都參與介導了心肌缺血誘導的心肌損害。高氏等18研究表明,電針預處理抗心肌缺血作用的機制可能是：電針預處理通過反復的興奮交感神經,繼而作用于1-AR信號傳導系統(tǒng)的各個站點,引起1-AR的下調和“脫敏”效應,繼而使其相耦聯(lián)的Gs蛋白表達下降,導致AC活性的減低、cAMP含量的下降、PKA以及L-型Ca2+通道活性的減低等一系列變化,以及減輕心肌細胞內Ca2+的超載等損害。因此,反復的電針預處理可賦予心肌對其以后較長時間缺血性損傷的耐受,起到抗心肌缺血的保護作用。Make the night night, and the day day, and

14、 you will have a pleasant time of it.  有資料表明,針灸對胃運動及胃黏膜損傷保護作用與腦腸肽有關,而腦腸肽對效應細胞的影響也要通過其細胞膜受體所介導。易氏等19在發(fā)現(xiàn)針刺對胃、奧狄氏括約肌運動的影響與胃動素及縮膽囊素等腦腸肽有關的基礎上,進一步比較了針刺足陽明經的四白、足三里及足少陽經的陽陵泉對家兔胃竇平滑肌、奧狄氏括約肌組織縮膽囊素受體基因表達的影響,發(fā)現(xiàn)針刺足陽明經對胃竇平滑肌膽囊收縮素受體基因表達(CCKA-R-mRNA)上調作用強于足少陽經；而針刺足少陽經對奧狄氏括約肌CCKA-R-mRNA上調又強于足陽明經,推測經脈-臟腑相關的相對特異

15、性可能與相關腦腸肽受體基因表達差異有關；另外,急性胃潰瘍模型組的表皮生長因子(EGF)降低、生長抑素(SS)含量及其生長抑素基因表達(SSR1 mRNA)表達顯著升高。針刺胃經后EGF明顯升高、SS含量及SSR1 mRNA顯著降低。針刺胃經組對家兔胃黏膜損傷保護作用與相關腦腸肽及生長抑素受體基因表達有關20。電針足三里可使胃黏膜表皮生長因子受體(EGFR)陽性表達率上調21。電針足陽明、足少陽經對應激大鼠胃黏膜的預防保護及治療作用均與EGFR/EGFR mRNA表達有關22。用賽庚啶阻斷中樞5-HT2受體后,電針對胃運動及胃電的抑制效應大為減弱,而用樞復寧阻斷中樞

16、5-HT3受體后,對電針的抑制效應無明顯影響。說明電針在對胃運動及胃電的抑制效應中,中樞5-HT遞質可能主要通過5-HT2受體發(fā)揮作用,而與5-HT3受體關系不明顯23。針灸治療還能下調克羅恩病模型大鼠結腸黏膜中P物質(SP)、神經激肽-1受體(NK-1R)的表達,消除腸道炎癥,改善組織損傷,發(fā)揮治療作用24。2  針灸對靶細胞G蛋白傳導、效應酶或離子通道的影響2.1  對G蛋白傳導及效應酶的影響I know no such thing as genius, it is nothing but labour and diligence.  G蛋

17、白,又稱鳥嘌呤核苷酸結合蛋白(guanine nucleotide binding protein,G-protein),是由、亞基形成的一類重要的信號傳導分子,可以通過直接調制離子通道、激活第二信使等方式參與到細胞信號的傳導過程中,影響細胞基因表達。激素、神經遞質、藥物等第一信使對細胞反應的調節(jié)作用大都是通過與其膜受體結合后,經相耦聯(lián)的G蛋白將信號傳遞到細胞內的第二信使等效應器而發(fā)揮其生物學效應的。cAMP是公認的第二信使,可以把各種調節(jié)信息帶到細胞內的特定部位,從而對酶的活性、膜通透性、基因表達、細胞增殖與分化發(fā)揮調節(jié)作用。周氏等25研究表明,高血壓性腦出血模

18、型大鼠其海馬區(qū)出現(xiàn)Go蛋白、Gi蛋白及其mRNA降低第二信使cAMP升高和SS降低,說明跨膜傳導系統(tǒng)中G蛋白參與了高血壓性腦出血的病理過程。電針水溝、內關、足三里等穴不僅能控制高血壓性腦出血大鼠的血壓,改善其神經行為體征,還使海馬區(qū)Gi蛋白及其mRNA的含量/表達升高、cAMP的水平降低、SS及其mRNA的表達增強。提示電針作用可從第一信使、跨膜傳導G蛋白、第二信使等方面多靶點、多環(huán)節(jié)地糾正腦出血時腦組織存在的信號傳導機制的紊亂,從而促進高血壓性腦出血的臨床癥狀和體征的恢復。急性缺血時G蛋白含量或活性的改變與受體后信號傳導異常和AC失活有關。吳氏等26采用基因芯片技術篩選心肌缺血時心肌細胞G蛋

19、白及其相關基因表達,發(fā)現(xiàn)15種G蛋白參與了心肌缺血反應,而電針神門對缺血心肌細胞的保護主要調節(jié)G蛋白亞型,通過cAMP影響下游蛋白激酶A2調節(jié)細胞轉錄,發(fā)揮電針抗心肌缺血的保護作用。鄭氏等27發(fā)現(xiàn)針刺內關可以改變造模后心肌組織內Gs mRNA的表達量,使心律及心率向正常水平恢復,提示心律失?？赡芎虶蛋白信號傳導障礙有關,提示G蛋白在針刺內關穴對心律失常的調節(jié)中有重要作用。2.2  對靶細胞離子通道的影響It is a small flock that has not a black.  馬氏等28的實驗結果表明,大鼠腦缺血后,缺血區(qū)細胞外K+濃度迅速升高

20、、Na+濃度迅速下降,手十二井穴刺絡放血可使缺血區(qū)K+濃度上升的幅度減小,Na+濃度下降的幅度減小。李氏等29研究表明,腦缺血-再灌注3 h后,腦組織中Ca2+、Na+含量升高,電針可明顯降低腦組織Ca2+含量,也有降低Na+含量的趨勢,而對K+含量影響不明顯。徐氏等30實驗結果顯示,針刺百會、人中和環(huán)跳、昆侖兩組穴位對腦缺血-再灌注損傷大鼠腦組織中異常升高的Ca2+、Na+含量均有不同程度的降低作用。Death when it comes will have no denial.  近期研究發(fā)現(xiàn),神經細胞的許多生理活動,如神經遞質的釋放、膜內外信息傳遞、膜興奮的控制、酶活

21、性的調節(jié)以及基因的表達等都依賴于Ca2+的參加,細胞內Ca2+濃度(Ca2+i)的升降對調節(jié)細胞活動起決定性作用。腦缺血-再灌注損傷后,一方面,細胞外Ca2+通過細胞膜上的電壓門控鈣通道和受體門控鈣通道大量涌入胞內；另一方面,胞內鈣庫,如內質網、線粒體上的鈣庫向胞內釋放Ca2+導致細胞內鈣超載,從而引起一系列的病理損害。姜氏等31采用醒腦開竅針法使腦缺血-再灌注損傷大鼠海馬神經細胞Ca2+i降低,推測針刺可以促進質膜、內質網上的鈣泵以及線粒體對Ca2+的重新攝取,抑制三磷酸肌醇受體(IP3R)敏感鈣庫和敏感鈣庫對Ca2+的過度釋放,從而抑制鈣超載對神經細胞的損害。胡氏等32-33曾在針刺鎮(zhèn)痛實

22、驗中發(fā)現(xiàn),腦細胞內游離鈣離子濃度發(fā)生明顯變化；后又觀察到電針治療家兔實驗性高血壓,心肌細胞內游離Ca2+i及游離鎂離子濃度(Mg2+i)發(fā)生變化,說明針刺可通過調節(jié)細胞內外的各種離子濃度,改變膜電位,從而產生對血壓的調節(jié)作用。脊髓缺血后也可致細胞內Ca2+含量增高。雷氏等34實驗發(fā)現(xiàn),脊髓缺血再灌注組大鼠脊髓細胞內Ca2+含量明顯高于假手術組,并于再灌注后繼續(xù)升高,4 h后達到其峰值。電針預處理組缺血期及再灌注期Ca2+含量均顯著低于對照組,顯示了電針重復預處理具有良好的抗Ca2+超載的作用。推測電針預處理抗Ca2+超載的可能機制為：電針激活K+-ATP通道,抑制膜去極化作用,減少C

23、a2+內流,抑制Ca2+超載。糖尿病性神經病變的發(fā)生發(fā)展與神經組織Na+-K+/ATPase活性下降有密切關系。電針糖尿病大鼠三陰交和脾俞、足三里等穴,對神經傳導速度有良好的防治作用,其機理與改善Na+-K+/ATPase活性有關35。Money is the root of all evil.  心肌缺血再灌注導致心肌發(fā)生嚴重的功能紊亂也與細胞內Ca2+超載有關。心肌細胞膜的鈉泵和肌漿網的鈣泵在調節(jié)胞漿Ca2+水平方面發(fā)揮著極其重要的作用。田氏等36發(fā)現(xiàn),針刺對缺血再灌注損傷大鼠心肌細胞肌漿網三磷酸腺苷酶(SR Ca2+-ATPase)活性及其基因(SERCA-)表達具有

24、干預作用。針刺大鼠心包經內關或郄門,使心肌組織Ca2+-ATPase活性及其蛋白基因的表達率顯著提高。說明針刺手厥陰經穴可通過調節(jié)細胞內Ca2+泵活性改善心臟功能。3  問題與展望以上研究表明,針灸對效應靶細胞跨膜信號傳導通路G蛋白耦聯(lián)及離子通道的影響已日益引起人們的重視,針灸對內臟器官保護作用和對信號分子的調控作用顯示出多層面、多途徑、多靶點干預特點,對其深入研究可為進一步揭示針灸治療疾病的分子機制。Know thyself.  但細胞跨膜信號傳導通路是一個復雜的調節(jié)網絡,外界刺激通過信號網絡的整合作用,能專一地產生某種生物效應及調節(jié)特定基因表達。不同的細胞外信

25、號有復雜多樣的細胞內傳導方式,各種方式之間又有多種形式的交叉作用,形成信號傳導的網絡,且信號傳遞具有級聯(lián)放大作用。針灸誘導的活性物質群可能對一種或多種信號分子包括合成、釋放、代謝等環(huán)節(jié)起增強或抑制作用；可能對信號接受系統(tǒng)的一種或多種受體起作用,可激活不同細胞信號傳導途徑,產生多種生物效應；而同一受體上可能存在多個與信號分子結合的活性位點,與不同信號分子結合可因為受體變構而產生受體數量、親和力及相互作用的多方面調節(jié)；還可能對受體后一個或多個效應酶起激活、增強或抑制作用。故細胞內存在的信號傳導通路并不是各自獨立的,不同途徑之間存在多種交互聯(lián)系,各條通路之間既相互協(xié)同、又相互制約,互相交織成網；此外

26、,信號傳導路徑還受到細胞代謝及其他生化反應的影響。這種復雜的網絡給信號傳導的研究帶來了許多困難。因此,今后的研究有必要從整體臨床確證療效入手,結合離體及細胞功能實驗及分子生物學實驗,多層次、齊頭并進、有機結合,沿著細胞信號傳導途徑的脈絡,確定關鍵作用靶點；進一步利用受體結合分析方法、酶聯(lián)免疫方法、放射性免疫方法、電生理實驗技術等,系統(tǒng)全面地揭示針灸調整作用的復雜作用機制,才能深化針灸調控細胞信號傳導途徑的特異性機制的研究?！緟⒖嘉墨I】  1 王少錦.針灸效應與細胞信息傳導關系的初步探討J.中國中醫(yī)基礎醫(yī)學雜志,2004,10(11)：3133.2 陳正秋

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