王冬慧，武鑫，孫寧寧，張晗，高劍峰

(河南中醫(yī)藥大學(xué) a.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，b.研究生院，鄭州 450046)

放射性腦損傷是指放射線照射引發(fā)的腦部廣泛損傷，常發(fā)生于頭頸部腫瘤及腦部轉(zhuǎn)移瘤放射治療(放療)后，受損程度與放射劑量呈正相關(guān)[1]。然而，放療是腦部原發(fā)或轉(zhuǎn)移性腫瘤不可缺少的治療方式，因此此類疾病的臨床放療劑量常常受到限制。當(dāng)放射劑量達(dá)到一定值后，腦組織的形態(tài)和功能均會發(fā)生變化，出現(xiàn)細(xì)胞增殖分化受阻、凋亡增多、細(xì)胞周期變化、線粒體受損以及神經(jīng)結(jié)構(gòu)及突觸可塑性改變等；病理上表現(xiàn)為白質(zhì)變性壞死，內(nèi)皮細(xì)胞受損、血管損傷及血腦屏障受損可導(dǎo)致認(rèn)知功能障礙、記憶能力降低[2-3]。放射線所致的腦損傷主要表現(xiàn)為神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化抑制、神經(jīng)元凋亡增多，由此引發(fā)的認(rèn)知和學(xué)習(xí)記憶障礙給患者帶來極大負(fù)擔(dān)。電針在治療各類腦損傷方面具有獨(dú)特優(yōu)勢，在腦損傷發(fā)生后可通過調(diào)節(jié)多種信號通路促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化，并抑制其凋亡，修復(fù)受損組織[4]。近年來，隨著神經(jīng)干細(xì)胞的廣泛研究及干細(xì)胞移植的運(yùn)用，電針調(diào)控神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化有望改善放療所致的學(xué)習(xí)記憶功能障礙。現(xiàn)就電針治療放射性腦損傷的相關(guān)研究進(jìn)展予以綜述。

1 放射性腦損傷的損傷機(jī)制

放射線可損傷大腦，影響學(xué)習(xí)記憶等功能。一系列研究證實(shí)了放射線對學(xué)習(xí)記憶的損傷作用，例如，2.3 Gy的X線輻射即可對Long-Evans大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力產(chǎn)生影響；對于C57BL/6J模型小鼠，8 Gy放射劑量即可造成其認(rèn)知能力受損；對于BALB/c模型小鼠，5 Gy放射劑量也可使其學(xué)習(xí)記憶功能受損[5-7]。但放射性腦損傷的發(fā)病機(jī)制至今仍未明確，目前公認(rèn)的主要為膠質(zhì)細(xì)胞引導(dǎo)的炎癥學(xué)說和血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷學(xué)說。

1.1膠質(zhì)細(xì)胞引導(dǎo)的炎癥學(xué)說 炎癥學(xué)說認(rèn)為，放射線引起腦內(nèi)的炎癥反應(yīng)是造成腦損傷的主要因素，放射線照射可激活膠質(zhì)細(xì)胞，導(dǎo)致腦內(nèi)炎癥因子增多，而增加的炎癥因子可能影響神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化[8]。Rola等[9]研究發(fā)現(xiàn)，5 Gy的X線對C57BL/6J小鼠進(jìn)行全腦照射后可激活其膠質(zhì)細(xì)胞，并產(chǎn)生一系列炎癥因子(如環(huán)加氧酶2、白細(xì)胞介素-1β、白細(xì)胞介素-6、白細(xì)胞介素-18、腫瘤壞死因子-α和γ干擾素等)，而激活的小膠質(zhì)細(xì)胞通過前列腺素E2誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)性增生，導(dǎo)致神經(jīng)炎癥的發(fā)生。神經(jīng)炎癥的發(fā)生不僅可抑制神經(jīng)發(fā)生，還可加速放射性腦損傷的發(fā)展，如巨噬細(xì)胞/小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥可加速放射性腦損傷的發(fā)展[10]。Melo-Salas等[11]的研究發(fā)現(xiàn)了炎癥對神經(jīng)發(fā)生的抑制作用，提示炎癥反應(yīng)可減慢中間前體細(xì)胞周期進(jìn)程，抑制齒狀回神經(jīng)元的增生過程，解釋了放射線導(dǎo)致齒狀回神經(jīng)元減少的原因。由此可見，放射線可激活膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生炎癥因子，同時炎癥因子的增多可抑制神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化，從而加速放射性腦損傷的發(fā)展，因此炎癥反應(yīng)在放射性腦損傷的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。

1.2血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷學(xué)說 血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷學(xué)說認(rèn)為，全腦經(jīng)射線照射后可出現(xiàn)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷、血腦屏障通透性增高、血管周圍水腫、異常血管生成以及血管周圍細(xì)胞外基質(zhì)沉積等病理變化，進(jìn)而導(dǎo)致腦血管損傷[8]。血管內(nèi)皮系統(tǒng)對放射線十分敏感，低劑量的放射線照射即可引發(fā)血管內(nèi)皮損傷。有研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用放射劑量為6 Gy的放射線照射SD大鼠后，大鼠的血管內(nèi)皮生長因子與血腦屏障的通透性同時增加并出現(xiàn)腦水腫等腦部損傷，提示放射線對血管內(nèi)皮系統(tǒng)有損傷作用[12]。針對放射線對血管內(nèi)皮系統(tǒng)的損傷作用，有實(shí)驗(yàn)在放射線照射前給予模型鼠作用于大腦脈管系統(tǒng)的防護(hù)劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大鼠血管內(nèi)皮細(xì)胞壞死的發(fā)生率顯著降低，提示血管內(nèi)皮細(xì)胞是大腦壞死的主要靶細(xì)胞，同時驗(yàn)證了放射線腦損傷的血管內(nèi)皮損傷學(xué)說[13]。有研究發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)皮損傷導(dǎo)致的壞死可能通過胱天蛋白酶(caspase)3和凋亡誘導(dǎo)因子(apoptosis-inducing factor，AIF)途徑實(shí)現(xiàn)，具體機(jī)制目前尚不清楚[14]。

2 電針對放射性腦損傷的保護(hù)作用

2.1電針在腦損傷疾病中的應(yīng)用 傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)對各種腦損傷疾病具有獨(dú)特的優(yōu)勢。針灸作為中醫(yī)的重要組成部分，近年來其在分子學(xué)水平上治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面的科學(xué)性得到了解釋。電針在許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病中可通過多種途徑調(diào)節(jié)相關(guān)因子達(dá)到神經(jīng)保護(hù)作用。有研究表明，電針可通過抑制B細(xì)胞淋巴瘤-2相關(guān)X蛋白、上調(diào)B細(xì)胞淋巴瘤-2，抑制阿爾茨海默病模型神經(jīng)元的凋亡[15]。對于腦卒中，電針可能通過調(diào)節(jié)自噬過程、促進(jìn)室管膜神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化，改善缺血再灌注損傷[16-17]；對于偏頭痛，電針可通過下調(diào)下行疼痛通路中5-羥色胺7受體的激活來改善偏頭痛[18]；對于脊髓損傷，電針可增強(qiáng)腰脊髓中神經(jīng)營養(yǎng)素-3的表達(dá)，保護(hù)運(yùn)動神經(jīng)元[19]。對于多種神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病，電針均可通過不同的分子機(jī)制來修復(fù)或改善癥狀。

2.2電針對放射性腦損傷神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化的影響 神經(jīng)干細(xì)胞主要存在于海馬顆粒下層和腦室管膜下區(qū)，這些區(qū)域內(nèi)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化貫穿于整個生命過程。新生的神經(jīng)元不斷整合到海馬神經(jīng)回路，維持大腦的正常學(xué)習(xí)、記憶功能。海馬區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞對電離輻射十分敏感，輻照后該區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化會受到影響。有研究發(fā)現(xiàn)，X線可劑量依賴性地造成DNA及染色體損傷，導(dǎo)致細(xì)胞有絲分裂受阻，細(xì)胞增殖速率減慢[20]。而海馬區(qū)是實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)、記憶及執(zhí)行功能重要的大腦區(qū)域，若海馬齒狀回中的神經(jīng)發(fā)生減少，則學(xué)習(xí)、記憶功能將受到嚴(yán)重?fù)p害，導(dǎo)致行為認(rèn)知障礙[21-22]。有研究發(fā)現(xiàn)，C57BL/6J小鼠經(jīng)放射線照射后，海馬區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化顯著受抑，學(xué)習(xí)記憶功能減退[23]。因此，放射線可損傷海馬區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞，使其增殖分化受阻。

當(dāng)受到外界的損傷刺激時，海馬顆粒下層和腦室管膜下區(qū)的神經(jīng)干細(xì)胞被激活，神經(jīng)干細(xì)胞可增殖分化并遷移至受損部位，促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能的恢復(fù)[24-26]，而電針可在病理情況下促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化，起到神經(jīng)保護(hù)作用。電針可通過調(diào)節(jié)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化參與腦損傷修復(fù)。在放射性腦損傷動物模型中，電針干預(yù)后的神經(jīng)干細(xì)胞增殖率顯著升高，提示電針對神經(jīng)干細(xì)胞增殖具有正性調(diào)控作用，同時模型鼠的學(xué)習(xí)、記憶功能也得到改善[27]。另有研究發(fā)現(xiàn)，在放射性腦損傷后，電針干預(yù)可提高腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子的表達(dá)，抑制小膠質(zhì)細(xì)胞增生，并促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生，改善認(rèn)知能力[9,28]。電針還可通過促進(jìn)缺血再灌注腦損傷模型鼠神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化，促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)的修復(fù)和功能改善[16,29]。由此可見，電針可通過調(diào)節(jié)神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化修復(fù)受損腦組織，并恢復(fù)其相應(yīng)功能。放射線照射所致腦損傷的神經(jīng)干細(xì)胞增殖活躍，但其分化方向目前尚不完全清楚。有研究認(rèn)為，電針干預(yù)放射性腦損傷小鼠的神經(jīng)干細(xì)胞主要分化為神經(jīng)元和星型膠質(zhì)細(xì)胞，其行為認(rèn)知功能改善[23,30]。綜上，電針干預(yù)可影響神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化，加速增殖分化的修復(fù)過程，從而影響認(rèn)知和學(xué)習(xí)、記憶功能。

2.3電針基于神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化通路的研究現(xiàn)狀 Notch信號通路是一條經(jīng)典且高度保守的信號通路，可調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育和成年期的海馬神經(jīng)發(fā)生，在調(diào)節(jié)神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化中具有重要意義。Notch信號通路失調(diào)與多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病(如急性腦梗死、抑郁癥)有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，Notch信號在未成熟神經(jīng)元的樹突發(fā)育中起重要作用，Notch信號轉(zhuǎn)導(dǎo)失調(diào)可破壞樹突發(fā)育，影響突觸的結(jié)構(gòu)、功能，造成認(rèn)知缺陷[31-34]。Notch1蛋白水解活化后可激活下游靶基因——發(fā)狀分裂相關(guān)增強(qiáng)子(hairy and enhancer of split，Hes)，而Hes基因的表達(dá)受Notch信號調(diào)節(jié)，參與調(diào)節(jié)神經(jīng)干細(xì)胞的維持和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，其中Hes1、Hes3和Hes5對維持神經(jīng)干細(xì)胞的分化潛能十分重要，這些基因失活將加速神經(jīng)元分化，而Hes1還參與了星形膠質(zhì)細(xì)胞的分化[35-36]。另有研究發(fā)現(xiàn)，移植人干細(xì)胞后可促進(jìn)模型鼠的血管生成，其機(jī)制可能與Notch1信號增強(qiáng)有關(guān)[37]。電針還可能通過Notch信號通路對放射性腦損傷起保護(hù)作用。電針干預(yù)放射性腦損傷模型小鼠的Notch1和Hes1的表達(dá)均降低，Mash1(mammalian achaete-scute homologue 1)表達(dá)增多，神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化加速[27]。在其他神經(jīng)損傷中，電針對Notch信號通路也具有調(diào)節(jié)作用。在脊髓損傷動物模型中，電針通過抑制Notch信號通路促進(jìn)內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞的增殖，修復(fù)受損脊髓[38]；在缺血再灌注動物模型中，電針可能通過上調(diào)Notch通路促進(jìn)缺血再灌注損傷大鼠海馬區(qū)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化并修復(fù)損傷[39]。在神經(jīng)系統(tǒng)損傷中，Notch信號通路對神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化的調(diào)節(jié)發(fā)揮重要作用，而電針通過Notch信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控神經(jīng)系統(tǒng)的增殖分化，促進(jìn)腦損傷后相關(guān)組織結(jié)構(gòu)、功能的恢復(fù)，改善放射性腦損傷動物的行為及認(rèn)知功能，達(dá)到神經(jīng)保護(hù)目的。

神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化是受多種因素、多條通路影響的一個復(fù)雜過程，目前這些通路間的相互影響尚不明確。Wnt/β聯(lián)蛋白(β-catenin)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是維持神經(jīng)干細(xì)胞活躍狀態(tài)的關(guān)鍵通路，主要可通過影響細(xì)胞周期調(diào)控增殖分化過程。有研究發(fā)現(xiàn)，抑制小鼠神經(jīng)干細(xì)胞Wnt/β-catenin信號通路，可將細(xì)胞阻滯于G0/G1期，導(dǎo)致神經(jīng)干細(xì)胞過早分化[40]。反之，下調(diào)Wnt/β-catenin信號通路，神經(jīng)干細(xì)胞的增殖則受到抑制[41]。Wnt/β-catenin信號通路還可促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元方向分化。有研究發(fā)現(xiàn)，在缺血再灌注模型中，電針通過Wnt/β-catenin信號通路保護(hù)神經(jīng)元、抑制凋亡、改善學(xué)習(xí)和記憶功能，從而對缺血再灌注損傷起作用[42]。電針是否可以通過Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化目前尚未見報(bào)道。此外，電針還可介導(dǎo)可塑性相關(guān)基因5(一種神經(jīng)發(fā)生因子)調(diào)控RhoA通路，促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞增殖，例如，電針可能通過可塑性相關(guān)基因5/RhoA信號通路，誘導(dǎo)缺血再灌注動物模型中內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化[29,43]。由于神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化受多種通路影響，電針基于神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化對放射性腦損傷的保護(hù)機(jī)制也有多種通路參與，但具體的作用機(jī)制目前尚不明確，仍需進(jìn)一步探索。

2.4電針基于凋亡通路的研究現(xiàn)狀 凋亡是細(xì)胞在一系列內(nèi)源性基因調(diào)控下經(jīng)多種蛋白信號通路作用發(fā)生的程序性死亡，常用于清除衰老和受損的細(xì)胞。放射線可導(dǎo)致炎癥發(fā)生及血管內(nèi)皮細(xì)胞受損，而凋亡可清除損傷的神經(jīng)元和受損的相關(guān)組織。AIF是一種位于線粒體膜間隙的凋亡相關(guān)蛋白，其不依賴于caspase信號通路，在細(xì)胞受到凋亡刺激后，AIF從線粒體易位至細(xì)胞核，導(dǎo)致細(xì)胞核內(nèi)DNA發(fā)生凝集斷裂，同時也可破壞細(xì)胞骨架蛋白、核蛋白等，致使細(xì)胞正常形態(tài)改變，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[14]。有研究發(fā)現(xiàn)，AIF-2在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中表達(dá)增加，通過小干擾RNA下調(diào)AIF-2表達(dá)可顯著降低細(xì)胞增殖，同時細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白水平也隨之降低，因此AIF表達(dá)下調(diào)可能對細(xì)胞增殖、侵襲和遷移具有重要作用[44]。已有研究證實(shí)，放射線照射后，海馬區(qū)AIF表達(dá)升高，學(xué)習(xí)、記憶功能受損，電針干預(yù)“百會”“風(fēng)府”及“腎俞”穴可通過相關(guān)通路上調(diào)AIF，對神經(jīng)干細(xì)胞增生分化過程起到支持作用，進(jìn)而改善學(xué)習(xí)、記憶及認(rèn)知功能[14]。caspase-3是一種caspase信號凋亡通路的終末剪切酶，研究發(fā)現(xiàn)，電針可通過多條信號通路抑制缺血再灌注所致的腦損傷中caspase-3的上調(diào)[45-46]。另外，電針可激活Notch3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，通過下調(diào)caspase-3的表達(dá)抑制腦梗死模型鼠的神經(jīng)元凋亡[47]。而放射線所致的腦損傷可引起海馬區(qū)神經(jīng)元凋亡增多，通過電針干預(yù)caspase-3和AIF相關(guān)凋亡通路抑制神經(jīng)元凋亡，達(dá)到神經(jīng)保護(hù)、改善認(rèn)知與學(xué)習(xí)記憶的目的[14]。

3 小 結(jié)

電針通過促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞增殖分化、抑制凋亡對放射性腦損傷起到良性保護(hù)作用。臨床上電針對各類腦損傷(如缺血再灌注)均具有保護(hù)作用，而且電針對放療引起的口干、嘔吐等癥狀有明顯的改善作用[48]。截至目前，針對電針干預(yù)對放射性腦損傷機(jī)制調(diào)節(jié)的研究并不多見。雖然目前人們對放射性腦損傷的發(fā)病機(jī)制以及電針調(diào)節(jié)神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化、修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的具體機(jī)制尚不完全清楚，但近年來對神經(jīng)干細(xì)胞移植的深入研究再次強(qiáng)調(diào)了神經(jīng)干細(xì)胞增殖分化在改善各類腦損傷修復(fù)方面的重要作用。