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第二节 针灸的免疫调节作用
针灸引起的免疫调节作用主要表现为:①针灸对免疫细胞的调节作用;②针灸对免疫分子的调节作用;③针刺参与神经-免疫反应。
一、针灸调节免疫细胞
1.针灸调节淋巴细胞
淋巴细胞负责病原微生物的特异性应答。所有淋巴细胞起源于骨髓造血干细胞,T细胞在胸腺内发育成熟,而哺乳动物的B细胞在骨髓内发育成熟。B淋巴细胞(B lymphocyte)又称为B细胞(B cell),其表面表达抗原受体,称为B细胞受体(B cell receptor,BCR),可特异性地直接识别抗原分子表面的表位(epitope)。T淋巴细胞(T lymphocyte),又称为T细胞(T cell),其表面表达抗原受体,称为T细胞受体(T cell receptor,TCR)。自然杀伤细胞(natural killer cell,NK cell)是既不表达TCR,也不表达BCR的淋巴细胞,来源于骨髓,属于固有免疫细胞。
(1)针灸调节T细胞和B细胞:
吴景兰等(1986)以活性和非活性E-玫瑰花试验和淋巴细胞转化实验作为细胞免疫体外检测的方法,观察到电针具有显著提高机体细胞免疫功能的作用。电针能增加E-玫瑰花形成细胞的量,并明显降低ANAE阳性点样型淋巴细胞(辅助性T细胞)的绝对值与百分率,提示电针对免疫反应的影响主要源于ANAE阳性细胞总数变化及其亚型间比率的变动。黄坤厚等(1986)也观察到电针能使正常人外周血中T淋巴细胞在正常范围内明显增加,T细胞内酯酶活性加强,因此认为针刺能增强正常机体免疫活性细胞的功能。Cao等(1987)针刺家兔“足三里”穴后,其血中淋巴细胞转化率和玫瑰花结形成率均有提高。日本黑野保三等(1980,1983,1984,1986)和松本美富士等(1980)在实验中对针刺提高细胞免疫功能进行了一系列探讨,针刺可使人的末梢血中淋巴细胞数明显增加,T淋巴细胞对植物血凝素和刀豆素A的反应亦有所升高(但无统计学差异),同时NK细胞活动也明显上升。电针也能增加B淋巴细胞和其刺激物PWM(美洲商陆丝分裂原)的量,与此相反,抑制淋巴细胞和杀伤细胞的比率均明显下降,可见针刺能提高两种淋巴细胞的计数,减少不能发挥正常免疫功能的淋巴细胞的计数。黑野保三等(1986)的另一项结果表明,用2V、5Hz的低频电针刺激穴位5分钟,用激光流动血细胞计数法以OKT、Leu系列单克隆抗体分析人体T淋巴细胞亚群的变化情况,发现OKT3 +细胞(外周T细胞)和OKT4 +细胞(辅助/诱发T细胞)无明显变化,OKT11 +细胞(E玫瑰花形成阳性T细胞)、OKT8 +细胞(抑制/细胞毒T细胞)和Leu7 +细胞(自然杀伤细胞)增多,另一组自然杀伤细胞(Leu11 +细胞)减少,提示电针对人体T淋巴细胞亚群的影响具有特异性。
松本美富士等(1992)对健康成人施以针刺,观察具有IgG的Fc段受体的Tγ细胞、有细胞毒作用的K细胞和有NK细胞活性的NK细胞的比例变化。结果显示,Tγ细胞、K细胞比例降低,而NK细胞中CD57阳性细胞比例增加,CD16阳性细胞减少。末梢血T细胞中,CD8阳性细胞比例于针刺后上升。由此可见,对健康成人进行穴位针刺,其末梢血中的各种淋巴细胞比例出现了明显的变化,这提示针刺可直接对机体免疫系统发生影响。末梢血淋巴细胞不仅通过特异抗原,而且还很容易通过各种淋巴细胞刺激物质产生反应。在针刺作用下,对末梢血T细胞的植物血凝素(PHA)的反应性亢进,并且,这种反应性亢进对穴位刺激有特异性,而非穴位刺激下未见反应性亢进。末梢淋巴细胞的反应性改变并非物理性疼痛刺激所致,而是由于针刺穴位所产生,这点很重要。同样,用不同的淋巴细胞刺激物试验时看到,与PHA不同,可刺激T细胞并使之激活的刀豆素A反应性未因针刺而有所改变。T细胞依赖性的B细胞刺激物PWM反应性则于针刺后亢进。通过针刺可使淋巴细胞的反应性改变持续4小时。这表明针刺能在相应的时间内对免疫系统显示其作用。免疫功能是由各种免疫调节物质细胞因子调控的。在细胞因子中,特别是由T细胞分泌的白细胞介素-2对免疫反应起重要作用。健康成人在针刺作用下末梢血T细胞对外源性白细胞介素-2的反应性增强。因此,针刺可使淋巴细胞的激活和增殖信号发生改变,这一过程可能是通过免疫调节物质细胞因子进行的。为探讨针刺是否能对机体免疫功能产生影响,采用了能反映机体T细胞功能的最简便的试验,即用PPD(纯蛋白衍化物)测试皮内反应的变化。结果,针刺使健康成人的PPD皮内反应增强。由此推测,针刺对机体也能产生增强免疫反应的作用。
成柏华等(1989)用针刺后提取血浆亮脑啡肽与兔NK细胞孵育,观察到能提高该细胞的杀伤力,显示了针刺调整免疫监视作用,而这种作用是通过促进脑啡肽系统活动介导的。
金安德等(1986)观察到菌痢患者的淋巴细胞转换率、E玫瑰花结合率和淋巴细胞脆酯酶染色实验显著低于正常人,而针刺可以大大提高其转换率,甚至比正常人对照组的值还要高,他在实验性菌痢家犬得到同样的结果。谭会兵等(1997)将绵羊红细胞注射到大、小鼠的“后海穴”,发现对淋巴细胞转化率和NK细胞杀伤活性都有明显提高。艾灸免疫功能低下鼠的“关元”穴可使T细胞的百分率明显增多,作者因此推论,“关元”穴的强壮作用可能表现在提高免疫功能。王凤玲等(1996)用灸神阙穴的方法观察到能提高老年人CD4 +/CD8 +比值,提示灸疗可提高细胞免疫功能。元建国等(1993)采用单克隆抗体技术,对51例恶性肿瘤患者外周血T淋巴细胞及其亚群进行了针刺前后的比较观察,结果表明针刺治疗能提高恶性肿瘤患者T淋巴细胞及其亚群的百分率,尤以OKT 4 +受针刺影响最明显。
以上这些工作表明,针刺干预无论是对实验动物(正常或病理)还是人类(包括健康人、老年人、患者)都能提高淋巴细胞的免疫功能,说明针刺对细胞免疫有明显的调节作用。
(2)针灸调节T细胞亚群:
根据T细胞的分化状态,表达的细胞表面分子及功能的不同,可以区分为初始T细胞、效应T细胞和记忆T细胞。效应T细胞(effector T cell)是执行机体免疫功能的细胞。主要有CD4 +T细胞和CD8 +T细胞。CD8 +T细胞通过细胞毒作用主要特异性杀伤病毒等胞内感染病原体所感染的靶细胞和体内突变的细胞,故称为细胞毒T淋巴细胞。CD4 +T细胞主要合成和分泌细胞因子,对免疫应答起辅助和调节作用,在功能上将其称为T辅助细胞(T helper cell,Th)。Th又根据不同功能分为Th1和Th2两型。Th1细胞辅助单核巨噬细胞杀灭细胞内病原体;Th2细胞辅助B细胞增殖、分化和产生抗体。
Kung等(2006)对12名患有系统性红斑狼疮的患者及12名健康志愿者进行艾灸治疗,在足三里穴和三阴交穴上施灸,经过1周的治疗,观察到艾灸能够提高正常受试者的CD3 +和CD4 +T淋巴细胞水平,同时降低系统性红斑狼疮患者CD8 +T淋巴细胞的相对比例。Petti等(1998)测试了针刺对各种疼痛患者的β-内啡肽及淋巴细胞亚群的影响。选用足三里和合谷穴,在经过针刺治疗后,观察到患者的β-内啡肽水平显著升高,同时CD3、CD4、CD8水平显著升高。Yang等(2013)观察到针刺大椎、风门及肺俞能够显著增加过敏性哮喘患者外周血中CD3 +、CD4 +、CD8 +T淋巴细胞的数量。Jong等(2006)以24名健康志愿者为研究对象,观察电针手三里及曲池穴的免疫调节作用。结果表明:电针曲池穴后,CD4和CD8阳性细胞百分比与基线相比显著减少;针刺手三里穴,CD4和CD8水平也显著减少。这说明电针可以调节免疫系统中外周血淋巴细胞亚群及血清细胞因子水平。叶芳等(2001)采用电针足三里、三阴交、中脘及内关穴的方法对化疗期的癌症(包括肺癌、胃癌及乳腺癌)患者进行治疗,通过检测CD3、CD4,CD8及CD4/CD8,观察到电针对以上指标具有良好的调节作用,提示电针能增加化疗患者的免疫功能。
幼稚CD4 +Th细胞通过接触3种信号,活化并分化成熟为有功能的效应性辅助性Th细胞。这3种信号分别为:①TCR信号;②共刺激信号;③细胞因子。
IL-12与IFN-γ能促进幼稚Th细胞分化为Th1亚群,分泌大量的IFN-γ,在清除细胞内病原体中发挥重要的作用。相反,IL-4能促进幼稚Th细胞分化为Th2亚群,分泌大量的IL-4,Th2细胞对清除细胞外病原体、辅助B细胞产生抗体及在机体产生过敏性反应中起到关键的作用。Th1和Th2细胞在这些细胞因子的作用下分化成熟,所产生的效应分子IFN-γ、IL-4又能反过来作用于自身,起到自反馈的作用,进一步加强分化进程。而且,Th1和Th2的效应分子能相互拮抗,最终使病理情况下体内的Th1与Th2细胞分化产生偏向性。
Naive CD4 +细胞根据细胞因子产生的形式,分为Th1细胞和Th2细胞。一般来说,Th1细胞产生IL-2、IFN-γ及TNF-β,这些主要参与细胞介导的免疫或缓发型超敏反应(DTH),而Th2细胞产生IL-4、IL-5、IL-10及IL-13,主要参与体液免疫。Th1-和Th2特异性细胞因子扩大了相同子集的发展,并且抑制了其他子集的增殖和活性。Th1/Th2细胞反应的不平衡是传染性疾病、过敏性疾病及自体免疫性疾病的主要诱因(Abbas等,1996;Maggie等,1998;Woodfolk等,2006)。因此,调节Th1/Th2平衡是治疗多种免疫疾病的关键环节。
一些临床研究表明:针刺治疗或电针治疗对变态反应性疾病起着有益的作用,如哮喘、慢性荨麻疹及过敏性鼻炎(Biernacki等,1998;Chen等,1998;Che,2006;Ng等,2004;Shiue等,2008)。一般来说,IgE的大量产生促进了这些变态反应性疾病的发展,其中,IL-4,Th2特异性细胞因子主要参与其中(Maggie等,1998;Woodfolk等,2006)。研究人员首次观察到连续电针足三里穴显著减少了在DNP-KLH免疫小鼠抗原特异性IgE的血清水平,这是通过抑制Th2细胞因子,特别是IL-4的增加,而不是改变脾脏中IFN-γ水平而实现的(Park等,2004)。此外,去甲肾上腺素信号的激活是实现电针免疫调节作用的关键环节(Lee等,2007)。一些临床报道表明,针刺对风湿性关节炎具有显著疗效,这个疾病是Th1相关疾病(Lee等,2008;Wang等,2007)。尽管基础研究提供的证据有限,针刺或电针很有可能抑制Th1细胞反应。一些研究表明,针刺或电针抑制TNF-α表达,而这种细胞因子能诱导Th1反应(Aoki等,2005;Tian等,2003;Wang等,2009)。连续电针足三里穴减少了胶原引起的关节炎发生率,缓解了关节组织学损坏,并且下调了关节炎小鼠血清IFN-γ和TNF-α水平(Yim等,2007)。因此,针刺干预对Th1-或Th2-诱导的免疫失调具有双向调节作用。
Yim等(2010)采用穴位注射苏果提取物的方法干预小鼠哮喘。实验结果显示,这种穴位注射的疗法显著减少了肺脏重量,降低了肺脏和支气管肺泡液内炎性细胞数量,降低了支气管肺泡液和血清IgE和Th2细胞因子水平,降低了肺脏细胞因子Th2的mRNA表达,缓解了肺组织病理学改变。此方法的免疫调节作用是通过在免疫系统中重建Th1/Th2平衡及在气道中抑制嗜酸性炎症而实现的。此外,实验结果表明,电针足三里穴对胶原引起的小鼠关节炎具有抗炎、抗关节炎和免疫调节作用。电针刺激足三里显著降低了胶原性关节炎的发生率,降低了胶原性关节炎小鼠血清中IL-6、TNF-α、INF-δ、collagenⅡ抗体、IgG及IgM水平,防止了膝关节破坏。电针足三里减少了胶原性关节炎小鼠淋巴结中的CD69 +/CD3e +细胞及CD11a +/CD19 +细胞,以及小鼠膝关节CD11b +/Gr1 +细胞。Wang等(2009)采用手术创伤模型大鼠,其脾脏toll样受体2的mRNA和toll样受体2、4的蛋白表达增加,同时,脾脏和血浆中致炎性细胞因子mRNA和蛋白表达增加。电针足三里显著抑制了手术创伤所导致的脾脏中TLR2 mRNA和TLR2/4蛋白表达,抑制了脾脏和血浆中致炎性细胞因子表达,而肾上腺切除术不能够阻断电针的作用。这些结果表明,术后创伤增强了TLR2表达并且增加了致炎性细胞因子的产生。电针抑制这些效应,从而在术后创伤模型中产生了抗炎作用。Liu等(2010)用电针持续刺激实验性自体免疫性脑炎模型大鼠足三里穴,能够抑制特异性T细胞增殖,重建了CD4 +T细胞子集的平衡,并且显著增高了ACTH浓度。这些结果表明,电针刺激能够减缓实验性自体免疫性脑炎的严重程度,这个作用是通过重建Th1、Th2、Th17、TregTh等细胞子集反应实现的。这种重建能够刺激下丘脑释放ACTH。Wang等(2009)以创伤模型大鼠为实验对象,研究电针刺激对大鼠脾脏Th1/Th2及mRNA表达的影响。结果表明,电针显著地增加了Th1细胞因子蛋白及mRNA表达,抑制了Th2细胞因子蛋白及mRNA表达。这提示电针能够调节创伤模型大鼠脾脏Th1和Th2细胞因子的平衡。
(3)针灸加强自然杀伤细胞活性:
自然杀伤细胞(nature killer cell,NK细胞)是淋巴细胞的一个亚群,占外周血淋巴细胞总数的10%~15%。常用的人类NK细胞的表型标志是CD56 +、CD16 +、CD19 -、CD3 -。NK细胞的胞质内含有嗜天青颗粒,因此也称其为大颗粒淋巴细胞。骨髓、肝脏、淋巴结、脾脏和肺脏等器官含有较多的NK细胞。NK细胞组成第三大淋巴细胞群落,识别和杀死肿瘤细胞和感染病毒的细胞。这些细胞在固有免疫应答中发挥着重要作用,这种作用是通过建立针对病理微生物的初级防御而实现的。因此,上调NK细胞活性有益于免疫系统的协调平衡。
Hisamitsu等(2002)的研究表明,连续电针足三里穴增强了正常大鼠和小鼠的脾脏NK细胞活性。他认为电针通过提高IFN-γ水平强化NK细胞活性,电针引起的β-内啡肽分泌可能在这个过程中发挥重要作用。临床研究也支持这些结果:经过电针干预的健康志愿者外周血中CD16 +和CD56 +细胞的数量(这些细胞与NK细胞活性密切相关)及IFN-γ水平明显增加。Kim等(2010)的研究证实了电针正常动物能够使其NK细胞活性上调。下丘脑外侧区域损伤破坏了电针对NK细胞毒性的干预作用,这提示下丘脑外侧区可能是电针调节神经-免疫相互作用的主要位点。此外,研究人员在转录水平研究了电针影响脾脏NK细胞活性的机制,表明电针干预增加了蛋白酪氨酸激酶(PTK)的表达,并通过诱导CD94/NKG2C复合物,增加了NK细胞活性,同时电针减少了蛋白酪氨酸磷酸酶1(SHP-1)的mRNA表达,抑制了NK细胞活性。这个研究还表明,电针增加了血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)的基因表达,这可能在NK细胞锚定到靶位细胞的过程中起到重要作用,这是通过提高IFN-γ水平实现的。Takayama等(2010)采用单纯性疱疹1型病毒在BALB/c小鼠制造疱疹模型。通过艾灸预处理足三里穴,小鼠在造模后生存率显著提高。半定量RT-PCR实验表明,艾灸干预增加了皮肤组织和脾脏组织中IL-1α、IFN-α、MIF-1α的mRNA表达,并且增大了自然杀伤细胞的活性。这提示艾灸激活了针对单纯性疱疹1型病毒的保护性反应,这是通过包括IFN、NK细胞在内的细胞因子的活化实现的。Choi等(2004)研究表明,艾灸大鼠足三里穴能通过调节交感神经系统显著增加NK细胞活性。Hahm等(2004)采用直流电同心电极对大鼠下丘脑前部区域造成损伤,经免疫荧光法测定,观察到下丘脑损伤大鼠脾脏NK细胞活性显著降低。在对丘脑损伤大鼠进行电针足三里后,被抑制的NK细胞活性明显升高。这些结果提示电针刺激对NK细胞的调节作用。Arranz等(2007)的临床研究表明,针灸治疗能够调节焦虑症女性患者的NK细胞活性,从而在一定程度上缓解情绪焦虑症状。
2.针灸调节巨噬细胞
巨噬细胞(macrophage)在机体中分布广泛,并具有十分活跃的生物学功能。巨噬细胞表达数十种受体、产生数十种酶,并能分泌近百种生物活性产物,因此,巨噬细胞在机体防御和免疫应答中发挥着重要作用(图8-3)。
图8-3 巨噬细胞
引自http://drpinna.com/amyloid-protein-a-causeof-diabetes-9103/macrophage-with-label-96-dpi
Liu等(2004)的研究表明,100Hz的电针刺激能够保护受损轴突多巴胺能神经元并防止其退化。在此基础上他们研究了电针刺激切断的中脑内侧束轴索(MFB)引起的小胶质细胞效应;补体受体3(CR3)免疫组化染色显示电针显著抑制了由MFB切断引起的黑质致密部小胶质细胞的激活。此外,电针刺激显著抑制了MFB切断大鼠腹侧中脑TNF-α和IL-1β的mRNA水平的上调。在MFB切断后的第14天,黑质中出现了大量的巨噬细胞。经过电针干预,巨噬细胞的数量减少了47%。这些数据表明,100Hz电针刺激对MFB切断大鼠的多巴胺能神经元的神经保护性作用是通过抑制因切断轴索而引起的炎性反应而介导。他们认为,电针刺激对多巴胺能神经元的神经保护性作用源于其抗炎效应和神经营养作用。
3.针灸调节粒细胞
血液中的粒细胞(granulocyte)分为中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞3类。中性粒细胞是外周血白细胞(leucocyte)的主要组分。
Liu等(2011)采用静脉注射内毒素(LPS)的方法,刺激巨噬细胞释放致炎性细胞因子和一氧化氮。这导致了大鼠的低血压、血管低反应及多器官衰竭。对内毒素休克大鼠进行电针内关穴干预,能够恢复血压并且能够降低血浆中一氧化氮浓度。他们认为,电针显著缓解了LPS引起的中性粒细胞渗透。
内源性大麻素和外周性大麻素CB2受体(CB2Rs)参与电针调节炎性疼痛的镇痛效应。关于电针调节炎性皮肤组织外周型CB2Rs的表达和分布的机制还不清楚。为了研究其机制,Zhang等(2010)向大鼠后爪局部注射弗氏佐剂以引起炎性疼痛。分别用RT-PCR和免疫印记技术定量检测CB2Rs的mRNA和蛋白水平。炎性皮肤组织周围聚集的角质细胞和免疫细胞上分布的CB2Rs用免疫荧光双标记法检测。组织炎症显著增加了皮肤组织中CB2Rs的mRNA和蛋白水平。作用于环跳和阳陵泉穴的2Hz和100Hz电针显著增加了CB2Rs在炎性组织中的mRNA和蛋白水平。CB2R免疫反应主要分布在角质细胞、巨噬细胞及T淋巴细胞,在炎性皮肤组织的表皮和真皮中。炎症显著增加了CB2R-免疫反应性角质细胞、巨噬细胞及T-淋巴细胞数量。此外,与假针刺组相比,2Hz或100Hz电针显著增加了炎性皮肤组织中CB2R免疫反应性角质细胞、巨噬细胞及T-淋巴细胞数量。他们的研究结果提示,电针与上调炎性皮肤组织中局部CB2Rs有关,电针主要增强了炎性位点上角质细胞和浸润性炎性细胞中CB2Rs的表达。
Arranz等(2007)在临床研究中观察到情绪失常能够引起免疫系统损伤,针灸治疗能够缓解焦虑引起的情绪症状,对焦虑女性的白细胞(中性粒细胞和淋巴细胞)的黏附作用、趋药性、吞噬作用等产生影响。患有焦虑症的女性患者的受损免疫功能(白血病的趋药性、吞噬作用,淋巴组织增生及自然杀伤细胞活性)通过针灸治疗得到明显缓解,而增大的免疫参数(超氧阴离子水平及淋巴组织增生程度)则被明显消除。
Kho等(1991)检测了外周血中IgA、IgM、IgG水平及总类白细胞计数和分类白细胞计数的改变。对29名采用两种不同的麻醉行上腹部手术的男性患者在术后6天的时间内,刺激耳穴和夹脊穴。对第1组小剂量补充芬太尼,对第2组予以正常剂量的芬太尼。手术后,可以观察到两组的免疫球蛋白水平、淋巴细胞计数、嗜酸性粒细胞计数分别减少,同时白细胞计数和中性粒细胞计数分别增加。术后第6天观察到两组IgA、IgG、白细胞计数、中性粒细胞计数及淋巴细胞计数的恢复,而在术后第4天观察到IgM和嗜酸性粒细胞计数的恢复。针刺在大型腹部手术中和手术后未能影响机体免疫系统的功能。
4.针灸调节肥大细胞
肥大细胞(图8-4)仅在组织中存在,其形态与嗜碱性粒细胞相似,但属于不同的细胞谱系。肥大细胞分为两种类型:一为黏膜肥大细胞(mucosal mast cell,MMC),二为结缔组织肥大细胞(connective tissue mast cell,CTMC)。MMC的增殖有赖于T细胞,而CTMC的增殖则与T细胞无关。
图8-4 组织中的肥大细胞
(引自http://www.sciencephoto.com)
施茵等(Shi等,2011)通过动物实验研究了艾灸天枢穴对TNBS引起的结肠炎大鼠肥大细胞形态和功能的影响。艾灸方法为在双侧天枢穴进行悬浮灸,连续干预7天。结果显示,艾灸组大鼠结肠损伤明显好转,天枢穴区域周围肥大细胞脱颗粒率明显高于模型组。他们认为,艾灸能够通过增加局部肥大细胞脱颗粒率来治疗受损的结肠黏膜。Zhang等(2008)以穴位组织切片中肥大细胞密度及在刺激前后肥大细胞的脱颗粒程度为指标,观察针刺足三里穴对其的影响。结果表明,足三里穴的肥大细胞密度显著高于附近的假穴位,同时针刺导致了肥大细胞脱颗粒水平的显著增加。Yu等(2009)研究针刺镇痛过程中穴位区域胶原纤维的作用。当注射胶原酶-I时,足三里穴的胶原纤维结构被破坏,针刺的压力下降,提插捻转操作的镇痛效应降低,肥大细胞脱颗粒率被抑制。他们认为,在针刺引起的镇痛效应中,胶原纤维起着重要作用,它们参与信号的传输和转导过程。
5.针灸调节树突状细胞
树突状细胞(dendritic cell,DC)分布在上皮和许多器官内,可及时捕获抗原,并将其转运到外周淋巴器官内。DC是启动T细胞免疫应答的主要抗原提呈细胞(图8-5)。Lee等(2008)研究了蜂针对c57BL6小鼠骨髓细胞的作用。他们在实验中观察到蜂针抑制了成熟DC的上调。在LPS刺激的DC中,蜂针降低了致炎性细胞因子水平。他们认为,蜂针能够通过作用于DC调节异常激活的免疫状态。
图8-5 DC和T细胞相互作用涉及3条信号通路
MHC:主要组织相容性复合体;TCR:T细胞抗原受体
二、针刺调节免疫分子
临床和实验数据表明,针灸能够增强癌症患者的免疫功能。在癌症患者中,健康的免疫功能指数往往被抑制,如细胞因子IL-2、自然杀伤细胞细胞毒性、T淋巴细胞转换率及辅助T细胞/抑制T细胞比率。临床试验和动物实验都表明,针灸能够改善这些指标(Wu等,1994;Bensoussan等,1996;Zhang等,1996)。研究者认为,免疫细胞上的阿片肽类受体对免疫反应具有调节作用,包括增强效应和抑制效应。这提示,这些肽类物质可能是针灸调节免疫功能的通路。与上述假说直接相关的证据是,针灸增加了人和动物脑脊液和血液中内源性阿片肽类物质(Stefano等,1996;Car等,1996;Peterson等,1998)。之前的研究表明,不同种类的白细胞(如巨噬细胞)能够从阿片前体中产生阿片肽。这种能力可能起源于无脊椎动物,它们也能从免疫细胞中释放阿片肽类。因此,对人类来说,这些阿片肽类的另一来源可能是皮肤本身,可能由位于真皮的巨噬细胞释放。就这点而言,针刺可以激活这种反应,释放肽类物质。这不仅可以影响疼痛感知,而且能够激活免疫功能。Gollub等(1999)认为,针刺或点按皮肤能启动免疫细胞释放肽类物质。阿片肽类激活更多免疫细胞的趋药性和吞噬作用,并且释放细胞因子,这些抗菌肽类对细菌进行即刻攻击。他认为,针刺皮肤激活了免疫细胞,通过阿片肽类信号进行免疫调节。
电针或针灸激活下丘脑分泌等量的β-内啡肽和ACTH,内啡肽在垂体腺穿过血-脑屏障,作用于外周的细胞和组织,它们也传向脑脊液中的阿片类受体。在免疫系统的细胞中,内源性阿片样肽受体的存在已经被确定(Han等,1999)。人们证实了针灸能够提高血浆和脑组织内源性阿片样物质的浓度,影响着血清免疫球蛋白水平(Jin等,1996)。电针双侧耳部的内分泌穴及合谷和下关,唾液IgA水平发生显著变化。对于之前IgA水平较低的受试者,针刺后IgA水平增高;对于之前IgA水平较高的受试者,针刺后IgA水平降低。电针大鼠足三里穴显著增加了IL-2、干扰素γ、脾脏NK细胞活性及血清β-内啡肽水平,并促进了脾脏β-内啡肽的分泌(Yu等,1997;1998)。
Kho和他的同事(1990)曾经做过以下研究,在甲状腺手术后的6天时间内检测患者外周血中肾上腺素、去甲肾上腺素、促肾上腺皮质素、β-内啡肽、皮质醇、免疫球蛋白(IgA、IgG、IgM)等的含量,以及白细胞总类及分类计数。选取与甲状腺结节同侧的耳穴神门、交感、颈、内分泌进行针刺。在手术中,可观察到肾上腺素、去甲肾上腺素、促肾上腺皮质素、皮质醇水平增加,同时免疫球蛋白水平减少。在白细胞中,嗜酸性粒细胞比例减少,中性粒细胞比例显著降低。在术后阶段,去甲肾上腺素和β-内啡肽水平继续升高,肾上腺素、促肾上腺皮质素、皮质醇逐渐恢复至正常水平,免疫球蛋白水平和嗜酸性粒细胞计数恢复到最初24小时之内的水平,中性粒细胞和淋巴细胞恢复到最初2天内的水平。电针刺激促进IF-γ、IL-2、IL-4、IL-6分泌,通过B细胞增殖影响免疫球蛋白和抗体的合成。电针的免疫调节作用可能来源于增加的内源性阿片类物质(Jankovic等,1994;Millar等,1990)。电针增强或恢复了NK细胞活性,这种作用能够被下丘脑前部区域的损伤而破坏。此外,电针小鼠足三里穴增加了脾脏IF-γ、BE及NK细胞活性(Hisamitsu等,2002)。对于免疫抑制损伤的大鼠,电针有益于脾脏淋巴细胞中IL-2的产生(Cheng等,1997)。电针抑制了手术创伤导致的细胞凋亡及在脾脏淋巴细胞中Fas蛋白的表达,从而阻止了术后阶段有害的免疫变化(Wang等,2005)。针灸对免疫系统的调节作用涉及免疫系统中β-内啡肽、蛋氨酸、亮氨酸。白细胞具有阿黑皮素原mRNA,能够合成促肾上腺皮质素和β-内啡肽。此外,人们在B淋巴细胞、T淋巴细胞、NK细胞、粒细胞、单核细胞、血小板及补体终末复合物中找到了内源性阿片类受体。神经内分泌系统中的阿片类受体和免疫系统中的阿片类受体具有化学和物理相似性(Khansari等,1990)。总之,针灸的免疫调节作用与内源性阿片类物质水平的增加有关;针灸通过调节内啡肽和脑髓苷,增加了NK细胞活性及单核细胞的趋药性,促进了细胞毒性T淋巴细胞、IF-γ、IL-1、IL-2、IL-4、IL-6的产生,刺激了B淋巴细胞增殖。IF-γ 刺激了IgG亚类的产生,激活了补体通路,并且促进了调理素作用。
三、针刺激活神经-免疫相互作用
针刺或电针促进中枢神经系统特定神经递质的释放,特别是阿片类物质,并且激活了交感神经系统或副交感神经系统,这引起了深度的精神-身心反应,包括强效镇痛作用、调节内脏功能,以及免疫调节(Han等,1987;2003;Filshie等,1998)。有趣的是,许多动物和人的脑成像研究表明,电针可以激活下丘脑。下丘脑是神经内分泌-免疫调节的初级中枢,同时调节着自主神经系统的活动(Chiu等,2001;2003;Hsieh等,2001;Napadow等,2007)。电针能够调节正常大鼠NK细胞活性,这种作用随着下丘脑侧面区域被破坏而消失(Choi等,2002)。此外,Hisamitsu研究组(2002)工作表明,在电针作用下下丘脑释放的β-内啡肽总量在脾脏和脑中都显著增加,同时,IFN-γ水平及NK细胞活性也有所增加。纳洛酮(一种阿片类拮抗剂)预处理减弱了电针对IFN-γ和NK细胞的调节作用。表达在免疫细胞上的阿片受体和阿片肽能够直接调节这些细胞的免疫反应。总之,针刺引起的神经-免疫相互作用的机制主要是激活下丘脑及释放内源性阿片肽。
有证据表明,非阿片类机制,如儿茶酚胺系统和5-羟色胺系统,在针刺的免疫调节作用中发挥重要作用。Kasahara等(1993)认为,中枢阿片类系统和非阿片类系统可能参与电针命门对延迟型超敏反应的抑制性作用。Kim等(2005)报道,在DNP-KLH免疫小鼠中,电针对脾脏中IL-4 mRNA水平有显著的抑制效应,这种效应不会被纳洛酮阻止。相同小鼠模型的早期研究也有相似的结论,并且证明了经过酚妥拉明(α-肾上腺素受体拮抗剂)预处理完全阻断了电针对血清特异性IgE的抑制作用(Lee等,2007)。血清素激活系统的药理学阻断作用显著缓解了电针对DNP-KLH小鼠的这种作用(Kim等,2010)。有研究表明,电针能够显著增加下丘脑5-羟色胺受体3α的基因表达,同时提高脾脏NK细胞活性(Rho等,2008)。
四、针刺激活迷走神经调控炎症反应
1.针灸与胆碱能抗炎通路
胆碱能抗炎通路(the cholinergic anti-inflammatory pathway,CAP)是近些年来发现的以传出性迷走神经为基础的抑制炎症反应的神经免疫通路。直接刺激迷走神经可以激活此通路,使传出性迷走神经冲动增加,释放乙酰胆碱,进而抑制巨噬细胞等免疫细胞释放炎症相关因子,最终达到控制炎症的目的(Borovikova等,2000;Tracey等,2002)。中枢神经系统通过神经环路协调生理反射,并且通过神经冲动控制有害的细胞因子反应。经典生理学认为,自主神经系统通过感觉性投射向中枢神经系统传输机体功能状态信号,中枢神经系统通过神经输出调节心率、血压、消化、体温、器官灌流及血糖水平,从而维持机体内稳态。近年来的研究(Tracey等,2007)表明,机体神经系统存在一个能快速控制细胞因子释放的反射性抗炎通路,即胆碱能抗炎通路(图8-6)。
图8-6 胆碱能抗炎通路
(引自Giuliani等,2010)
针刺某些穴位可辅助治疗某些免疫性疾病,如哮喘、过敏性鼻炎、炎症性肠病、风湿性关节炎等(Zijlstra等,2003)。近来,人们发现针刺与胆碱能通路的激活存在某种联系。袁翔等(2007)在进行电针“足三里”干预大鼠感染性休克的研究中发现,电针“足三里”通过激活胆碱能抗炎通路拮抗全身性炎症反应来实现对感染性休克动物的保护作用。李建国等(2006)观察到电针“足三里”对失血性休克大鼠有保护作用,认为这种保护作用是通过激活胆碱能抗炎通路而实现的。王景杰等(2001)报道,电针刺激“足三里”可激活原癌基因cfos基因(神经活动标志)在中枢迷走神经相关核团中的表达,影响迷走神经传出纤维活动,明显降低急性炎症性内脏痛大鼠的疼痛积分,推迟疼痛高峰时间。王述菊等(2007)采用神经电生理学方法观察针刺足三里对孤束核神经元放电的影响,结果显示针刺“足三里”有效激活了孤束核神经元放电。孟卓等(1990,1992)应用孤束核及腰髓背角Ⅲ~Ⅷ板层微电极细胞内记录技术,观察到对足三里穴和孤束核电刺激均有反应的脊髓神经元,其中大部分可被孤束核逆向激动。他认为同一个脊髓背角神经元可接受来自足三里的躯体传入信息,并将其传递给内脏感觉核团孤束核;脊髓背角神经元也可接受孤束核的下行神经支配;躯体传入与内脏传入两种信息可在脊髓背角神经元或孤束核内汇聚和整合。他们用HRP法证实了脊髓(颈、胸、腰、骶)各节段的Ⅲ~Ⅷ板层向孤束核内部的直接投射。
赵玉雪等(2011;Zhao等,2012)分别观察了在内毒素造模1.5小时后通过电针“足三里”干预,2小时、4小时、6小时大鼠血清细胞因子含量变化、肺脏组织NF-κB p65表达的变化及肝脏组织中致炎性细胞因子TNF-α和抗炎性细胞因子IL-10mRNA表达的变化。结果表明,与相应时间点的模型组比较,造模2小时和6小时后,电针组的大鼠血清TNF-α含量显著降低;造模4小时和6小时后,电针组的大鼠血清IL-1β含量显著降低;造模4小时和6小时后,电针组的大鼠肺脏组织NF-κB p65阳性细胞表达显著减少,同时,造模4小时和6小时,电针组的大鼠肝脏组织TNF-α mRNA表达明显减少,而IL-10 mRNA表达明显增加。这些结果表明,电针“足三里”对血清致炎性细胞因子具有一定的抑制作用,同时抑制了NF-κB p65的激活,影响肝脏致炎因子的转录表达,提高了肝脏抗炎因子的转录水平,电针“足三里”的这些抗炎效应多在造模4小时以后出现。切断迷走神经或应用N型胆碱能受体阻断剂后,“足三里”抑制TNF-α的效应消失,这说明“足三里”的抗炎作用与迷走神经通路密切相关(图8-7~图8-9)。
图8-7 迷走神经刺激或电针耳甲区缓解了LPS引起的血清细胞因子TNF-α(A)、IL-1β(B)、IL-6(C)反应;电针足三里显著抑制了TNF-α水平(A)。NS:正常动物;LPS:脂多糖;LPS+Ta-VNS:脂多糖+经耳迷走神经刺激;LPS+VNS:脂多糖+迷走神经刺激;LPS+ST36:脂多糖+足三里刺激
图8-8 A:经α-银环蛇毒素阻断乙酰胆碱α7受体亚单位后,耳针或电针“足三里”不能抑制LPS引起的血清肿瘤坏死因子(TNF)反应。B:经双侧颈迷走神经切断后,电针耳甲区或电针“足三里”不能抑制LPS引起的血清TNF反应。α-BGT:α-银环蛇毒素;VGX:迷走神经切断
图8-9 迷走神经刺激或电针耳甲区均可抑制内毒素血症大鼠LPS引起的NF-κB表达;电针“足三里”的作用不明显。电针耳甲区不影响正常大鼠的NF-κB表达
基于有关“足三里”与迷走神经中枢联系的相关报道及本实验研究的客观结果,我们认为,针刺“足三里”穴引起感受器兴奋,产生的冲动主要由传入神经向中枢传递,到达脊髓背角,针刺信息由此通过上行投射纤维到达孤束核等中枢核团,经中枢整合后,通过迷走神经背核向下发出神经冲动,使得迷走神经传出冲动增加,由此激活了胆碱能抗炎通路。由于针刺信号在脊髓水平要通过脊髓背角神经元进行换元,然后才经由脊髓发出的上行纤维到达孤束核,再通过迷走神经背核启动传出性迷走神经的激活,这相当于对胆碱能抗炎通路的间接激活,因此电针“足三里”抑制细胞因子及NF-κB通路的作用时间较直接刺激迷走神经或电针耳甲区所启动的抗炎效应略为延迟;而在针对一些抗炎指标的评估上,电针“足三里”与直接刺激迷走神经或电针耳甲区的抑制炎症效果有显著差异。
迷走神经耳支主要分布于耳廓的耳甲艇和耳甲腔,我们经过十几年的研究(Gao等,2008;2011;He等,2012),证实了耳甲区有直接投射到孤束核的一般内脏传入纤维,并且首次系统论证了迷走神经耳支与迷走神经感觉核-孤束核和迷走神经运动核-迷走神经背核有直接的纤维投射,同时通过电生理实验观察到刺激耳甲区可以增加孤束核的放电频率,并且对迷走神经背核有明显的激活作用。据此,我们认为刺激耳甲区可以通过迷走神经耳支-孤束核-迷走神经背核的激活来发挥相应的作用。在本实验研究中,我们分别观察了内毒素造模1.5小时在耳甲区给予电针刺激后,造模2小时、4小时、6小时大鼠血清细胞因子含量变化、肺脏组织NF-κB p65表达的变化及肝脏组织TNF-α、IL-10mRNA表达的变化,结果表明,与相应时间点的模型组比较,耳甲电针组在造模2小时和4小时后大鼠血清TNF-α含量分别显著降低,3个时间点的大鼠血清IL-6和IL-1β含量显著降低;造模6小时耳甲电针组的大鼠血清IL-10含量显著升高。此外,电针对造模2小时、4小时和6小时大鼠肺脏组织NF-κB p65蛋白表达、阳性细胞表达及大鼠肝脏组织TNF-α mRNA和IL-10 mRNA表达均有显著的调节作用。同时,电针耳甲区对肺脏组织的病理反应有明显抑制作用。当切断迷走神经或应用N型乙酰胆碱受体阻断剂后,耳甲刺激的干预无法抑制血清致炎因子,同时也无法影响NF-κB通路的活化作用,这说明耳针干预机体免疫调节的作用与迷走神经通路密切相关(图8-6~图8-8)。根据前期工作基础及以上实验研究,我们认为耳针参与调节机体免疫系统功能的基本机制是:电针耳甲区激活了迷走神经耳支,针刺信号通过传入性迷走神经投射到迷走神经中枢孤束核,再经由迷走神经背核发出传出冲动激活传出性迷走神经,进而激活胆碱能抗炎通路,通过此通路的调控作用最终发挥其干预免疫系统反应的作用(图8-10)。
图8-10 耳迷走神经刺激和足三里刺激的效应途径
2.针刺与其他迷走神经相关抗炎通路
Kavoussi和Ross(2007)系统整理了相关研究,归纳总结了针刺抗炎的神经免疫学机制。他们认为,自主神经系统和先天免疫系统之间存在负反馈环路,针刺通过激活传出性迷走神经并灭活炎症巨噬细胞,直接或间接抑制系统性炎症反应。Song等(2012)以内毒素血症模型大鼠为研究对象,观察电针“合谷”穴对模型动物生存率以及炎症反应的影响。结果表明,电针“合谷”穴显著缓解了模型动物的系统性炎症反应,并且明显提高了模型动物的生存率。电针的这种抗炎作用有赖于中枢神经系统毒蕈碱型受体的激活,与交感神经的活动无关;在外周神经系统中,电针的抗炎作用是交感神经和副交感神经(迷走神经)共同作用的结果。
Ulloa领导的研究组(Torres-Rosas等,2014)以内毒素血症模型小鼠和多细菌性腹膜炎(polymicrobial peritonitis)模型小鼠为研究对象,观察电针的抗炎效应;并通过采用特定基因敲除小鼠、特定器官组织切除动物、特异性选择性激动剂与拮抗剂等干预措施,系统探讨了电针抑制炎症反应、调控炎症进程的作用机制。他们观察到,电针“足三里”可降低内毒素血症模型小鼠血清中包括TNF、单核细胞趋化蛋白1、IL-6及干扰素(INF)在内的多种细胞因子水平(图8-11)。手术切断坐骨神经或迷走神经及切除肾上腺可以阻断电针“足三里”的抗炎效应。通过采用选择性激动剂或拮抗剂的方法确定了儿茶酚胺类物质多巴胺及多巴胺1型受体(D1)在电针调控炎症中的重要作用。综上所述,他们描绘出一条有别于胆碱能抗炎通路的电针激活迷走神经进而调控炎症的抗炎通路,即电针“足三里”穴激活坐骨神经,传入信号经中枢神经系统整合,进而激活传出性迷走神经,促使肾上腺释放多巴胺,多巴胺作用于D1受体,抑制炎症因子,从而调控炎症反应。
图8-11 与假针刺(Sham)相比,电针“足三里”可以抑制内毒素血症小鼠LPS引起的血清细胞因子表达
a:血清肿瘤坏死因子(TNF);b:单核细胞趋化蛋白1(MCP1);c:白介素-6(IL-6);d:干扰素-γ(INF-γ)(引自Rafael Torres-Rosas等,2014)
Vida等(2011)以β 2肾上腺素受体敲除小鼠或淋巴细胞缺失的小鼠为研究对象,观察到在敲除β 2肾上腺素受体或缺失淋巴细胞的情况下,迷走神经刺激抑制细胞因子的作用被破坏。他们认为,在迷走神经介导的抗炎作用中,调节性淋巴细胞上的β 2肾上腺素受体是不可或缺的重要环节,即迷走神经作用于脾脏调节性淋巴细胞,进而激活β 2肾上腺素受体调控炎症反应,这为探讨“针刺-迷走神经-调控炎症”的作用机制提供了新的研究靶点和潜在的干预环节。