电针刺激对c纤维镇痛效应的影响

电针刺激对c纤维镇痛效应的影响

大量临床实践表明，针灸和艾灸可以缓解疼痛。针刺穴位作为我国传统医学的治疗手段,被用来缓解疼痛,治疗疾病已经有几千年的历史。中医学认为,针刺穴位可以通过调整阴阳,疏通经络,调和气血而达到解除疼痛和治疗疾病的作用。但是,针刺镇痛的本质一直未被彻底澄清。近几十年,人们通过对针刺镇痛的实验研究,已初步证实针刺镇痛效应是通过神经体液调节来实现的。电针的镇痛效果1.1长期抑制型电针对伤害感受反应可以产生两种类型反射抑制:一是在刺激期间所产生的抑制,称为短效抑制;另一种是在刺激后仍持续存在一段时间的抑制,称为长期抑制。这两种类型反射抑制是与电针刺激参数(刺激强度、频率、持续时间)相关的。在浅麻鼠身上的实验证明高强、低频穴位电针刺激可以引起短效和长效两种类型反射抑制。而降低强度,升高频率或缩短每搏刺激时间仅引起短效抑制或不引起抑制。1.2高强电针刺激的穴位细化何晓玲等证实,低强度(2V)电针时,只有针刺邻近痛源的穴位有镇痛效应,针刺远离痛源的穴位镇痛效果不明显,即表现出穴位镇痛的特异性;比较之,高强度(18V)电针时,不管是针刺邻近还是远隔痛源的穴位均有镇痛效应,表现出穴位镇痛的广泛性。目前的研究认为,低强电刺激可兴奋外周粗纤维进而抑制同节段伤害感受刺激所兴奋的细纤维向中枢的传入,从而产生镇痛作用,表现出穴位镇痛的特异性。而高强电针刺激被认为是通过细纤维激活了脊髓上疼痛抑制系统而发挥镇痛效应,而且这种镇痛作用的范围大,是全身性的。故表现为穴位镇痛的广泛性,而特异性不明显。针灸和疼痛的结构和方法2.1粗纤维传导的髓内镇痛作用在针刺镇痛外周机制的研究中,有关针刺传入纤维一直存在争议近年来,人们发现辣椒素能有效地选择性损毁一级传入细纤维。因此,利用它在电针一级感觉传入方面做了大量的研究。有人发现用辣椒素处理外周神经后其痛阈明显升高;辣椒素处理周围神经后再电针,电针镇痛效应明显减弱。表明一级传入C纤维不仅参与痛信息的传入,而且还参与针刺镇痛信息的传入。而包虹,陆卓珊等用辣椒素广泛地损毁C纤维后,观察到针刺的镇痛效应依然存在,说明除C纤维以外还有其它纤维参加与电针信息一级传入。刘长宁等实验发现用不足以引起Aδ类传入纤维活动的电针(50HZ,1.0～1.5mA)刺激,可通过粗纤维抑制相应节段脊髓背角广动力型(wide-dynamic-rangeWDR)神经元的伤害性放电,从而引起节段性的镇痛作用。综合之,目前认为与针刺信息相关的初级传入纤维有两种类型:一种是传导伤害性刺激的细纤维;另一种是传导非伤害性刺激的粗纤维。这两种纤维通过不同的机制发挥镇痛效应。粗纤维传入被认为是激活了脊髓本身的闸门控制机制而发挥镇痛作用。Mlezack和Wall于1965年提出闸门控制学说认为:粗纤维传入脊髓的信息可在同一节段阻止细纤维传入的伤害性信息进一步向中枢传递。细纤维传入被认为是通过脊髓腹外侧索(主要涉及脊丘侧束和脊网束)上传激活了脊髓上疼痛抑制系统而发挥作用。LeBars等提出弥漫伤害性抑制控制(DNIC)认为:作用在身体一个区域的痛刺激可在任何其它区域观察到镇痛效应。但是引起DNIC效应的异位刺激必须是伤害性强度的,传入纤维直径在Aδ和C类纤维的范围。2.2nrm-髓内分布及功能激活近年研究发现,脑内存在以脑干下行镇痛途径为主的疼痛抑制系统。延髓下行抑制系统主要起源部位是NRM。伤害性刺激本身即可激活NRM使其产生伤害性反应,同时也激活它的疼痛下行抑制系统,引起镇痛作用。电针刺激足三里可以激活NRM使单位放电增多并抑制其伤害性反应,电针的这种作用可以被腹腔注射纳洛酮(阿片受体拮抗剂)所阻断,表明电针穴位通过内源性阿片类物质激活NRM下行抑制系统而发挥镇痛作用。NRM接受六种递质纤维的传入。即5-羟色胺(起源于中脑导水管周围灰质(PAG)腹侧部,中缝背核,巨细胞网状核,旁正中状核及其它一些缝际核),P物质(起源于PAG,中缝背核,中缝隐核),M-ENK,L-ENK,β-内啡肽(脑啡肽神经纤维主要来源于PAG,中缝背核,孤束核),生长抑素(源于中缝背核及PAG)。有人对中缝大核传出纤维的递质性质进行了分析:Bowker等认为NRM的缝脊投射通路中主要是5-羟色胺能神经纤维,并发现缝脊投射经元中有55%含有P物质(SP),此束纤维下降为双侧背外侧束(DLF),但在功能上对侧NRM-DLF通路较为重要,主要终于脊髓Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ板层。针刺镇痛效应的发挥可能是通过NRM-脊髓的下行通路使脊髓水平5-HT、SP含量增多来实现的。朱兵认为NRM的下行通路主要包括5-羟色胺能及阿片能下行通路,该通路可引起脊髓背角会聚神经元超极化,即产生抑制性突触后电位,其结果是产生突触后抑制效应。由于有不同核团的多种递质纤维投射到NRM,说明NRM的功能不是孤立的,它还受到脑高位镇痛结构的调控。2.3nrm上的高度痛苦治疗2.3.1sm神经元的伤害性反应神经解剖学和神经生理学研究已经证明,丘脑内侧部的中央下核(Nucleussubmedius,Sm)不仅参与痛觉感受,也参与痛觉调制。对猫和大鼠的研究发现,Sm接受大部分三叉神经尾端亚核浅层和一部分脊髓背角浅层和深层神经元的直接投射,并且上行投射到同侧前额叶的腹外侧眶皮层(VLO),后者又双侧性的下行投射到导水管周围水质(PAG)。Sm神经元仅仅对外周伤害性刺激发生反应;激活Sm明显抑制大鼠伤害性行为反应,这种抗伤害性效应可被损毁VOL或PAG所阻断,提示Sm-VLO-PAG可能构成一个痛觉调制的通路,通过激活脑干下行抑制系统,在脊髓水平抑制伤害感受性传递。杨杰等观察了大鼠丘脑Sm神经元对电刺激腓神经和足三里穴位的反应,结果表明大多数Sm神经元对兴奋腓神经C波的阈刺激发生反应,电刺激足三里穴位的反应与此相同,但引起反应的阈值明显高于刺激腓神经,说明电针刺激本身可激活Sm。PAG含有丰富的内源性阿片类物质和密集的阿片受体,是吗啡微量注射和脑局部刺激引起镇痛作用的敏感区,而且PAG有纤维直接投射到NRM。电解损毁双侧PAG后,电针抑制NRM神经元伤害性反应明显减弱甚至伤害性反应增强。刺激PAG也可以激活NRM的单位放电并抑制其伤害性反应,且此种作用较电针所引起的更强。刺激PAG的效应也可被纳洛酮所阻断,表明刺激PAG可能通过内源性阿片物质的释放对NRM的神经元的活动进行调控。2.3.2电刺激nrm神经元的作用尾核头部是脑内阿片受体和内源性阿片类物质含量最高的区域。电解损毁双侧尾核头部,电针对NRM神经元的效应明显减弱。此外,电刺激尾核头部也可以激活NRM神经元的自发放电并抑制伤害性反应,此种效应可以被PAG内微量注射纳洛酮所阻断。表明尾核头部参与电针镇痛与PAG阿片肽能神经元的活动有关。2.3.3激伏核激活nrm神经元伏核位于脑中线附近,含有阿片受体并有阿片肽能神经纤维分布。损毁伏核可降低电针镇痛效应。刺激伏核也可以激活NRM神经元的自发放电和抑制其伤害性反应,但作用较弱,持续时间短,多在15到20分钟恢复。刺激伏核对NRM的效应也可以被PAG微量注射纳洛酮所阻断。表明伏核对NRM的调控作用也与PAG内源性吗啡样物质的作用有关,而此种作用也参与电针对NRM的效应。2.3.4红核有纤维与髓内教育的作用电刺激RN可抑制脊髓背角神经元的C纤维反应,并加强电针的镇痛效应,而纳洛酮可阻断电刺激红核而产生的对C纤维反应的抑制效应。当RN兴奋时,一方面下行调节躯体运动,另一方面下行抑制痛觉信息的传入,且这种对感觉的调制作用有内阿片系统的参与。West用逆行碰撞法证实红核有纤维投射到NRM,且刺激PN可兴奋NRM中的伤害感受神经元。此外,RN有纤维(红核脊髓束)直接投射到脊髓,传统认为红核脊髓束主要投射到脊髓前角参与运动功能的控制,近年来又证实红核脊髓束还可向脊髓背角投射。RN内含有大量的P物质(SP),红核脊髓这一下行径路中有一部分纤维是SP能的,所以,RN兴奋时,既可以通过NRM下行抑制脊髓伤害感受反应,也可以通过红核脊髓束释放SP,使脊髓水平SP含量增多而增强电针镇痛效应。2.3.5感区和运动皮质区对电针作用的影响大脑皮层体感区Ⅱ(SmⅡ)损伤后,电针足三里穴的镇痛效果被减低;通过刺激SmⅡ能够抑制伤害感受反应。进一步证实SmⅡ通过大脑运动皮层,中脑边缘系统密切相关的伏核,尾核头部对NRM进行调节,然后经NRM下降的脊髓背外侧束产生镇痛。大脑皮层体感区Ⅰ(SmⅠ)的刺激能抑制NRM神经元伤害感受反应,证实SmⅠ能够通过大脑运动皮层锥外体系的尾核头部来调节NRM,增强电针镇痛。提示大脑感觉运动皮层的锥体外系通路有增强电针效应的作用。邹挺等进一步研究发现切断锥体束可增强电针的作用,表明在锥体束完整的情况下有拮抗电针镇痛的作用。有工作证明刺激大脑感觉运动皮层和锥体束均可引起初级传入纤维去极化,对感觉传入发挥突触前抑制作用,因而认为锥体束对脊髓也有下行抑制作用,可能具有削弱电针在体内的伤害性信息和非伤害性信息的传入作用,从而拮抗电针镇痛作用。脑感觉及运动皮层区的锥体外系通路能增强电针效应,而锥体系通路有削弱电针效应的作用,提示脑感觉运动皮层区对电针作用的影响是两种反相作用处于某种动态平衡的结果。这可能是针刺痛不全的机制之一,即锥束下行作用越强,针刺镇痛的效果越差。2.3.7抗剂对髓回复突变的抑制作用刺激LC对脊髓后角伤害感受反应产生一种显著抑制作用。刺激LC的抑制效果不受中缝大核损伤和注射纳洛酮的影响。刺激LC与电针刺激的抑制效果能够被α2激动剂氯压定扩大,但被α拮抗剂芬妥拉明轻微降低,提示刺激LC和电针刺激对脊髓后角伤害感受反应的抑制作用可能受α2受体调节。综上,针刺信息既可通过粗纤维又可经细纤维传入脊髓。粗纤维传入通过脊髓本身的闸门机制发挥镇痛作用。细纤维传入脊髓后通过脊丘束和脊网束沿脊髓腹外侧索上行,在传递痛信息的同时也激活了脊髓上镇痛系统,再通过下行抑制途径抑制脊髓背角神经元信息的传入,对痛觉起负反馈的作用。脊髓及其上的镇痛结构和通路是复杂的并且通过相互作用才能共同发挥镇痛效应。把这些镇痛结构联系在一起的神经纤维及其递质。因此下面简介针刺镇痛所涉及的递质。与电针疼痛相关的粘合剂体3.1阿片受体抗剂和电针镇痛阿片肽能系统是参与针刺镇痛的最主要的递质。阿片受体及其内源性配基-阿片类物质在脑内分布大体一致。该递质含量丰富的核团很多,如杏仁核,尾核,下丘脑,丘脑内侧部,导水管灰质,蓝斑,黑质的致密带和脊髓胶质等。这些分布与旧脊丘束和脊网-间脑束痛信息上传的途径极其相似,表明这些信息上传的途径和结构也是具有镇痛机能的结构。GaoM等实验证实疼痛刺激可以使抗损伤特定中枢部位象尾状核头部,伏核,杏仁核,导水管周围灰质,脑脚间核,中缝大核和脊髓侧角mu-阿片受体密度显著升高。与单纯伤害刺激鼠相比。针刺镇痛鼠在脑脚间核,导水管周围灰质的腹外侧部分和腰膨大背角的受体密度进一步升高。提示损伤刺激可激发内源性阿片肽能系统,针刺可使它进一步增强。Romita等发现高强电针能够抑制鼠伤害感受后的回缩反应。鞘内分别给予mu-,delta-,kappa-阿片受体拮抗剂后,电针抑制鼠伤害感受后的回缩反应被降低。提示mu-,delta-,kappa-阿片受体参与电针镇痛。不同频率电针镇痛受不同阿片受体调节。ChenXH等实验证实低频2Hz电针受mu-,delta-阿片受体调节;高频100Hz电针受kappa-阿片受体调节;中频30Hz电针受以上三种阿片受体调节;变频2/15HZ电针亦受以上三种阿片受体调节。3.2脑内啡肽对髓内na释放的影响一般认为NA通过α2受体参与针刺镇痛,脊髓α2受体的激活可抑制伤害性刺激信息的上行传导产生镇痛作用。针刺镇痛时脑内β-内啡肽含量的升高也被抑制,β-内啡肽(β-end)及脊髓内的NA释放都增加,且脑内的阿片系统的激活可促进脊髓NA的释放。陈明辉等利用鞘内注射α2受体拮挤剂育高宾(30μg/8μl)可明显抑制电针镇痛,作用维持15分钟,作用最强时痛阈降至作针水平,此时,电针所引起的侧脑室灌流液中β-内啡肽含量降至佯针水平,而育亨宾本身对基础痛阈及灌流液中β-内啡肽含量均无影响。提示电针镇痛所引起的β-内啡肽的释放与脊髓α2受体的激活有关。3.3针刺镇痛前后和脑内ach含量的变化用辣椒素处理周围神经,观察到Ach参与针刺信息一级传入并可能存在于辣椒素敏感神经元内,关新民等报道针刺镇痛时脑脊液中Ach含量均明显升高,尾核灌流液中Ach含量升高,绝大部分脑区与核团内AchE活性升高,从而从不同角度,在不同程度上证明针刺镇痛时脑内Ach利用率加快,功能活动增强。且Ach的升高或降低与针刺镇痛作用的加强或减弱有关。3.4sp-ir释放变化与电针镇痛之间有因果关系沈上等实验证明,电针可引起依赖于电针频率的免疫反应P物质(sp-ir)释放的增加或减少。电针有效鼠脊髓灌注液中sp-ir在2HZ电针组刺激期间有少量下降,4HZ电针组没有变化,8,15,30,100HZ和2/15HZ电针组有显著上升,而在15HZ电针组刺激期间上升最大。同时也观察到在电针无效鼠脊髓液中sp-ir量没有变化。这就提示sp-ir释放变化与电针镇痛之间有因果关系。边景檀进一步发现,中频、高频、变频电针镇痛被鞘内给予SP拮抗剂所抑制。在脊髓,中、低频电针刺激使SP释放下降和中频电针刺激使SP释放增强都能被阿片受体拮抗剂纳洛酮阻制。提示低频电针所至sp-ir释放下降和由中频、高频、变频所致sp-ir释放的上升有利于镇痛。针刺镇痛原理研究表明针刺不仅产生突触后抑制而且也产生突触前抑制。黎春元等观察到针刺“环跳”和“阳陵泉”引起腓神经逆向C波的增大,表明传入C纤维终末产生了去极化,兴奋性升高,这是产生突触前抑制的基础。而荷包牡丹碱(GABA拮抗剂),纳洛酮,SP抗血清能明显抑制此针刺效应。结果提示GABA,内阿片肽,SP均参与针刺突触前抑制调节。3.55电针刺激髓中5-ht的释放和利用起源于脑干中缝大核的5-HT下行纤维,主要终止于脊髓后角。这些下行5-HT能末梢既可与脊髓后角内的伤害感受性神经元有直接联系,也可与胶状质中的柄细胞形成突触,而柄细胞中有一部分是脑啡肽阳性。因此电针刺激在脊髓后角内释放的5-HT既可通过突触后抑制方式抑制后角伤害性神经元活动,也可通过脑啡肽能等中间神经元的介导来阻断伤害性信息的传递。韩济生及许绍芬等用辣椒素破坏大鼠C纤维后,电针促进脊髓内5-HT的释放和利用的效应明显减弱。因此,电针促进脊髓内5-HT的释放和利用的效应与对辣椒素敏感的C纤维有关,即只有当电针兴奋C类纤维时才能促进脊髓内5-HT的合成和利用。3.6髓内nt对脑中痛觉的影响近年来的研究表明,中枢神经系统内的NT在痛觉调制的复杂过程中发挥着重要的作用,在针刺镇痛中的作用也日益引起人们的关注,电针使脑内与痛觉调制有关的区域如中脑中央灰质,丘脑,下丘脑,垂体内NT含量明显变化。刘文彦等观察到大鼠侧脑室或脊髓蛛网膜下腔注射NT2μg后,痛阈升高、针刺镇痛效应明显加强,注射抗NT血清后,痛阈降低、针刺镇痛效应明显减弱。提示脊髓内NT参与针刺镇痛。有资料表明,脊髓内NT神经末梢及其受体和内源性阿片受体的分布相伴行,NT是否通过阿片肽能系统发挥镇痛作用尚待进一步探讨。3.7腺苷受体阻断剂动物及人体实验业已证明,粗纤维为电针镇痛的传入神经纤维之一。近年来,在多种动物上获得的越来越多的证据显示:嘌呤类在脊髓水平具有镇痛作用,并可能参与粗纤维介导的振动镇痛,介导振动刺激引起的脊髓角神经元的超级化和谷氨酸诱发放电的抑制效应。刘长宁等实验发现用不足以引起Aδ类传入纤维活动的电针(50HZ,1.0～1.5mA)可通过粗纤维抑制广动力范围(WDR)神经元的伤害性放电,引起节段性的镇痛作用而未激活脑干下行痛觉抑制系统。使用腺苷受体阻断剂茶碱和咖啡因,对大鼠正常痛阈无明显影响,但可以阻断弱电针的镇痛效应,且呈一定的量效关系。具有阻止腺苷释放作用的潘生丁,也可减弱电针效应并可缩短电针的后作用,也呈一定的量效关系。说明弱强度电针可促使腺苷的释放继而作用于腺苷受体而产生镇痛效应。3.8ot在电针镇痛效应影响OT是在下丘脑室旁核和视上核内合成的一种垂体肽类激素,一些研究表明,中枢神经系统内的OT在痛调制和针刺镇痛过程中发挥着一定作用。刘文彦等观察到刺激家兔视上核和大鼠室旁核可增强电针镇痛效应,这两个核损毁后,电针镇痛效应减低,大鼠侧脑室注射OT可提高电针镇痛效应,而注射抗催产素血清(AOTS)则使电针镇痛效应减低,电针使脑内与痛觉调制有关的核团如视上核,弓状核,中缝大核和脊髓内OT的含量产生明显变化,这表明脑内OT参与电针镇痛过程。文献报道,室旁核OT神经元的纤维投射到脊髓背角,可能影响伤害性冲动的上传,蛛网膜下腔注射OT后,大鼠痛阈明显升高,电针镇痛效应明显加强。而注射AOTS后,电针镇痛效应大为减弱,停针后的镇痛效应也明显缩短。且电针足三里时脊髓内ir-OT含量明显增加,表明OT不仅在脑内,而且在脊髓水平参与电针镇痛过程。因此,在针镇刺痛过程中,除了内源性阿片肽系统发挥了重要作用外,OT等非阿片肽系统也发挥了一定的作用。3.9cck-8抗剂CCK-8已经被认为是有效的抗阿片活动的神经肽。它阻止阿片镇痛并促进阿片耐受性。ZhouY等研究发现电针刺激在鼠脊髓灌注液中CCK-8免疫反应性(CCK-8-ir)显著上升,鞘内给予CCK-8抗拮剂本身不影响甩尾潜伏期,但它可以增强电针镇痛。提示电针后CCK-8释放增加将限制阿片肽的作用,它是形成电针耐受性的递质之一。3.10对电针镇痛作用OFQ是最近发现的一种具有诱发痛觉过敏功能的17-氨基酸肽。张秀琳等通过甩尾测痛来观察OFQ对鼠基础痛阈或针刺镇痛的影响。结果显示小剂量(0.1mg)OFQ对疼痛阈值无影响,而大剂量(1mg)则降低痛阈;两种剂量OFQ都拮抗针刺镇痛。TianJH等实验发现100HZ电针可增强鼠中枢神经系统内源性OFQ的释放,将可能反过来拮抗在电针大脑所产生的镇痛效果。因此,OFQ被认为在电针镇痛耐受性形成方面发挥重要作用。综上所述,针刺镇痛机理通过脊髓本身和脊髓上镇痛机制共同发挥作用。粗纤维可激活脊髓本身的镇痛机制,它是以腺嘌呤作为递质介导的镇痛效应。细纤维在相应节段脊髓背角激活会聚神经元和专一感受伤害性刺激的神经元,然后,兴奋性信号传到高位中枢,激活脊髓上疼痛抑制系统,以内源性阿片类物质为主要递质,通过NRM及其下行途径引起镇痛作用,这一过程也有其它非阿片肽的参与。针刺镇痛除了神经递质的参与,还涉及细胞内的分子机制。c-fos与fli表达的中介作用研究发现伤害性刺激可诱发即刻早期基因c-fos和c-jun在中枢神经系统的表达。(c-fos是癌基因v-fos的细胞同源系列,后者是FBJ和FBR成骨肉瘤病毒所携带的转化基因。c-fos编号一个磷酸核蛋白Fos。c-jun是癌基因v-jun的细胞同源序列,后者在禽类肉瘤病毒17中发现。c-jun编码一个磷酸核蛋白Jun。c-fos和c-jun均为胞内的快速反应基因,能对外界刺激在数十分钟内作出反应,它们的mRNA在胞质转录成蛋白fos和Jun后,快速转入核内,Fos和Jun形成二聚体,fos-jun体与目的基因Ap-1结合位点结合,激活目的基因的转录活性。基因的表达产物Fos和Jun通过影响靶基因的转录速率