针刺镇痛的神经机制

针刺镇痛的神经机制

“针灸与麻醉”的临床应用始于20世纪50年代末。经过六十和七十年代的大量实践,目前已在一部分手术(前颅窝开颅、甲状腺、颈椎前路手术、开胸、剖腹产等)中总结出比较成熟的经验,成为临床常用的麻醉方法之一。这些研究成果发展了祖国的针灸学,也为麻醉学增添了新的篇章。针刺麻醉的临床实践推动了有关原理的研究,涉及的范围极为广泛,但主要是关于镇痛机理的研究。本文拟将针刺镇痛(AA)的研究成果勾划出一个轮廓,重点探讨针刺信息从外周传到中枢后,在哪些部位释放出什么神经介质(包括递质和调质),来发挥镇痛作用。在主要总结本实验室工作的基础上,参考国内外有关资料,对AA的神经通路和神经化学原理提出一个轮廓图,供进一步研究的参考。一、针刺联合其它药物的优点针刺是否有镇痛效果?回答是肯定的。不论是根据古医书的记载或现代的医疗实践,以及在人体和动物身上进行的大量实验,都说明针刺可缓解慢性疼痛、减轻急性疼痛。所谓“针刺麻醉”实际上是以针刺的方法预防即将到来的手术创伤引起的疼痛。实验证明,给正常人针刺合谷一个穴位,即可使皮肤痛阈提高80～100%。在从鼠到猴的各种动物,应用热、电、机械、化学等各种致痛方法,观察了从神经细胞放电、甩头甩尾等简单的防御反射,直到复杂的操作式条件反射等各项反应,都证明针刺有一定的镇痛或抗伤害感受作用,说明这是存在于人和高等动物界的一个普遍现象。但另一方面,针刺并非对每一个体都有效,有效的程度也各不相同。实践证明,对多数人来说,针刺可以减轻疼痛,但单纯依靠针刺进行外科手术要达到完全无痛是困难的。常需加用少量镇静剂、局麻药或其它药物互相补充,才能收到满意的效果。本文所要研究的正是这种预防和减轻急性疼痛的机理。二、纤维传导束神经可以引起髓内张力和反应时间全身皮肤和一些深部组织中遍布着“伤害感受器”,它们是一些纤细的传入神经纤维(Ad和C纤维)的游离神经末梢。身体受损伤时,信息从这些细纤维传达脊髓背角(主要是第Ⅰ、Ⅴ板层)或三叉神经脊束核,引起背角或相应神经元的兴奋。冲动主要沿脊髓腹外侧索上传,到达丘脑的外侧和内侧核群。内侧核群的束旁核和中央外侧核中约有1/10的神经元对伤害性信息能产生特定的反应,被认为是感受疼痛的较高级中枢。由此还可以通过多突触的联系把疼痛的信息传到大脑皮层。由上可知,脊髓背角和丘脑内侧核群是传递伤害信息的两个重要环节,抑制了这两个环节就能收到镇痛的效果。三、针感与针尖部位的生理关系针刺提插捻转过程中有可能刺激到很多感受器、神经纤维甚至神经干。我们曾在人体合谷穴深部注射普鲁卡因再行针刺,即不产生痠麻胀重的感觉,也不出现AA效果;将局麻药注入皮下则不能阻断之,说明针感主要来自深部组织。有人将截肢手术前病人的针感与手术后对针尖部位的形态学观察进行对比研究,认为针刺可能作用于多种深部结构,包括神经束、神经末梢、肌梭以及血管壁上的传入装置等。而不同的针感可能是由于刺激了不同的感受器所引起:刺激神经干产生麻感,刺激肌肉产生胀重感,刺激肌腱骨膜产生痠感.针感的传入纤维一般认为是中等粗细的(Ⅱ、Ⅲ类)纤维;但有人认为,在肌肉丰厚处的穴位,支配肌梭的Ⅳ类细纤维在传导针感中起重要作用。在脊髓中,针刺信息主要是从腹外侧索向脑部传导。在低位脑干、间脑、边缘系统及大脑皮层等处都可记录到针刺诱发的电活动。因此,在中枢神经系统(CNS)由低到高的各级水平,针刺信息都有可能发挥作用,抑制伤害信息的传递和感受。四、神经介质对髓内理解的影响Melzack和Wall(1965)提出由粗纤维传入脊髓的信息可在同一节段阻止由细纤维传入的伤害信息向高级中枢传递(闸门控制学说)。这一机制在局部取穴或称“阿是穴”的AA中可能起一定作用。临床上在手术切口的两旁施加高频电刺激有良好的镇痛效果。在大鼠实验中高位切断脊髓,以热刺激引起甩尾作为伤害性反应的指标,发现电刺激鼠尾根部(同节段)仍可使甩尾阈升高;但电针足三里(邻近节段)则甩尾阈不再升高,或只有极微弱的效果.这说明如果伤害刺激和针刺刺激不是施加于同节段,则针刺信息必须由脊髓上传到脑,再返回脊髓,才能充分发挥镇痛效应。现已明确,从脑下行到脊髓发挥镇痛作用的神经介质至少有三类,即5-羟色胺(5-HT)、去甲肾上腺素(NE)和内源性吗啡样物质(内啡素)。脊髓组织中发现的内啡素,包括脑啡肽和强啡肽,但不存在β-内啡肽。我们曾把各种受体阻断剂以及各种特异抗体注入鼠或兔的脊髓蛛网膜下腔,观察是否能阻断AA。结果表明,脊髓中的5-HT、NE、脑啡肽和强啡肽分别在AA中发挥重要作用。向蛛网膜下腔注入β-内啡肽抗体则不影响AA效果.五、低干预效果(一)-ht纤维中缝核群是5-HT能神经元汇集之处。由此发出5-HT能纤维上行到前脑,下行到脊髓。下行5-HT纤维主要发源于中缝大核,沿脊髓背外侧索到达脊髓,释放5-HT,可以抑制外周传来的伤害信息的感受。上行5-HT能纤维主要发源于中缝背核,一方面可抑制束旁核对伤害信息的感受;另一方面可作用于脑内与镇痛有关的结构,包括中脑导水管周围灰质(PAG)、缰核、杏仁核、隔区、伏核等。我们曾把微量的5-HT受体阻断剂分别注入这些核团,发现AA显著减弱,表明这些核团内释放的5-HT有助于AA。(二)加强非人体药的作用脑内NE能神经元胞体集中于延桥脑A1-2,A4-7核群,由此发出上行和下行纤维。下行NE能纤维由背外侧索到达脊髓,释放的NE通过α受体加强AA。这些纤维究竟来自A1抑或A5-7核团尚无定论。上行NE能纤维的相当一部分来自蓝斑(A6),经NE能背束分布于前脑广泛区域。把阻断NE(α)受体的药物注入中脑PAG和缰核,发现AA明显增强,表明在中脑PAG和缰核中释放的NE是不利于AA的。另有报道,上行到达下丘脑的NE对AA有加强作用。通过这些研究使我们进一步认识到脑内单胺类递质在功能上的差异:5-HT在中枢各个部位都加强AA,而NE则在不同的核团中起着截然不同的作用(在PAG和缰核中对抗AA,在下丘脑和脊髓中加强AA)。从附图中还可看出,中缝核与蓝斑之间存在着交互的神经支配,互起抑制作用。(三)pag的调节作用早在1964年邹冈和张昌绍即报告,吗啡镇痛的中枢作用部位在第三脑室周围和PAG附近。1969年Reynold报告,电刺激大鼠的PAG,可引起明显的镇痛作用。这些发现强烈提示,PAG在调制伤害感受中的重要作用。PAG中存在着很多神经介质,包括单胺类和肽类物质。我们应用微量注射特异性抗体的方法证明PAG中的脑啡肽、β-内啡肽、甲七肽(费宏等,待发表)和P物质都参与AA,而PAG中的强啡肽似与镇痛无关。潘小平等报告了一种新的阿片样四肽“脑新肽”,并证明它在PAG中参与AA。从附图可以看出,PAG既可接受外周传来的包括针刺在内的信息,也可接受来自高级中枢的控制;既可激活上行5-HT通路,也可激活下行5-HT通路。在与镇痛有关的神经结构中,PAG处于一个承上启下的关键性地位。对此,将在下文中进一步讨论。六、脑中的这些元素的作用(一)好的文学创伤与aa的抑制缰核是前脑与低位脑干之间一个极为重要的中继站。王绍等的工作表明,缰核可通过乙酰胆碱(ACh)兴奋蓝斑,通过γ-氨基丁酸(GABA)抑制中缝核。他们的实验证明,刺激缰核可对抗AA,而损毁缰核则加强AA。看来,从蓝斑到缰核的NE束和从缰核到蓝斑的ACh束使这两个核团互相加强,共同起着拮抗AA的作用;用α阻断剂或ACh阻断剂阻断这个回路,可加强AA。另一方面,缰核与PAG及/或中缝核之间似乎存在着一个相互抑制的神经回路。在缰核内微量注射5-HT受体阻断剂造成与电刺激缰核同样的结果即减弱AA;而阻断PAG和中缝核内GABA的作用,使该核团转入兴奋,则加强AA。这些事实表明,缰核与蓝斑和中缝核之间的功能联系,对决定AA效果有极大的影响。(二)大鼠间脑-内啡肽和甲啡肽含量变化的影响弓状核内集中着大量β-内啡肽能神经元和一些脑啡肽能神经元。放射免疫测定的结果表明,电针引起大鼠间脑β-内啡肽和甲啡肽含量升高的程度与电针的镇痛效果有平行关系,亮啡肽含量变化则与针效无关由弓状核发出的β-内啡肽能纤维束绕行前脑而终止于PAG和蓝斑。在PAG释放的β-内啡肽有助于AA,已如前述。在蓝斑释放的β-内啡肽,对该核团起强烈的抑制作用,因此,也有利于AA。(三)束旁核的激活这是丘脑髓板内核群的一个组成部分。它与束旁核相距很近,但功能上大不相同。张香桐等指出,束旁核是感受疼痛的较高级中枢,CM则对束旁核起经常性的抑制作用。在足三里穴施加低频(4-6Hz)电刺激,可以有效地兴奋CM,高频(60Hz)刺激则无效。CM兴奋后可通过三条途径抑制束旁核:(1)从CM到大脑皮层的纤维束可抑制皮层对束旁核的紧张性的兴奋作用;(2)通过尾核抑制束旁核;(3)对束旁核的直接抑制作用(占次要地位)。七、边缘系统与基本神经节的作用边缘系统是大脑中比较古老的结构,与疼痛时的情绪活动和植物性神经功能变化有密切关系。这里择要举出几个核团加以讨论:(一)电刺激素-脑啡肽和pag的串联关系向伏核内微量注射5-HT或吗啡,可引起镇痛;注射5-HT受体阻断剂肉桂硫胺或阿片受体阻断剂纳洛酮则对抗AA,说明伏核中的5-HT和内啡素是传递AA的重要环节。伏核中的5-HT来自中脑PAG腹侧的中缝背核。伏核与PAG之间存在着密切的功能联系,这可通过下列实验证明:在家兔PAG内微量注射吗啡所引起的镇痛,可被伏核内微量注射肉桂硫胺或甲啡肽抗体所对抗;向伏核内直接注射5-HT也可引起镇痛,后者又可被同一部位注射纳洛酮所对抗,说明在伏核内5-HT和脑啡肽构成了串联关系。另一方面,从伏核也有传出路径到PAG,因为,电刺激伏核可使中缝大核神经元兴奋,该效应可被PAG内微量注射纳洛酮所阻断。根据以上资料可以假设,在PAG、中缝背核和伏核之间存在着一个与镇痛有关的环形神经通路,暂名为“中脑边缘镇痛环路”。这个环路各段所利用的神经递质有的已经明确(如伏核内5-HT与甲啡肽的串联关系),有的尚待查明(如伏核与PAG以及PAG与中缝背核之间的联系是否确系通过脑啡肽)。如果这一假设得到最后确证,则有助于解释AA的某些现象:(1)AA有较长的后作用;(2)在通路的任一环节注射纳洛酮都可使针效大部取消。在伏核中起作用的神经介质,显然不限于5-HT和脑啡肽。已知:P物质是其中重要的一环(金文泉等,待发表);但它与5-HT和脑啡肽的关系迄未阐明。(二)电刺激隔区抑制制定隔区在AA中所起的作用与伏核相似。向隔区注射纳洛酮可显著对抗AA。据报道,电刺激隔区可兴奋PAG,而抑制缰核。因此,PAG与隔区之间可能也存在着双向的通路,其中,从隔区到PAG的联系既可以是直达的,也可以缰核为中继,即通过抑制缰核,而使PAG和中缝核脱抑制转入兴奋。(三)脑啡肽能神经元内激活剂电刺激家兔杏仁核使痛阈升高,损毁杏仁核后AA效果下降,提示杏仁核参与AA。杏仁核受中缝背核发出的5-HT纤维支配,核内有大量脑啡肽能神经元。向杏仁核内微量注射肉桂硫胺或纳洛酮可对抗AA,而且,这两种阻断剂的有效作用部位几乎完全重叠,说明5-HT能神经末梢释放出的5-HT可能是激活了局部短轴突的脑啡肽能神经元,释放出脑啡肽作用于阿片受体,才发挥镇痛作用。业已证明,向杏仁核内直接注射吗啡也可引起明显镇痛。至于杏仁核是否也通过PAG而发挥镇痛作用,正在研究中。(四)发酵剂ach和内啡素尾核通常认为是锥体外系的一部分,与躯体运动有关。近年来的资料表明,它也参与疼痛的调制。刺激人的尾核可缓解恶痛,损毁家兔尾核使AA减弱,说明它也参与AA。尾核中含有多种神经介质。现有资料表明,尾核中的ACh、5-HT和内啡素加强AA,而多巴胺则对抗AA。例如,AA时大鼠尾核中ACh更新加速;阻断尾核内ACh的合成使针效减弱,阻断ACh降解则加强针效。多巴胺的作用与ACh恰恰相反,向尾核内注射多巴胺或其前体使针效降低,注射多巴胺受体阻断剂则增强针效。关于内啡素方面,电针使尾核中脑啡肽含量升高,释放增多。应用肽酶抑制剂使尾核中脑啡肽降解减慢,则脑啡肽含量和AA效果得到进一步提高。尾核接受来自皮层的大量下行纤维。传出联系至少有三个方面与痛和镇痛有关:(1)抑制丘脑对痛信息的感受;(2)抑制缰核;(3)通过内啡素影响PAG神经元的活动。这些联系都有助于AA的实现(参见附图)。八、压力和温度a区,三和三大层和3针刺的感觉能到达意识领域;伤害性刺激和针刺都可在大脑皮层上引出诱发电位;电针对疼痛的诱发电位有明显的抑制作用。这都表明大脑皮层参与AA。但深入的分析表明,皮层诱发电位被抑制的原因可能不在于皮层本身被抑制,而是由于CNS低级部位的传导被阻。此外,大脑皮层作为CNS的最高级中枢,对痛和镇痛的影响决不是一种简单的兴奋或抑制作用,而是一种复杂的调整作用。在猴身上进行的实验表明,电刺激皮层体感Ⅰ区对痛阈的影响是兴奋和抑制参半;刺激体感Ⅱ区则以抑制作用为主。电生理实验表明,刺激体感I区抑制束旁核,激活运动区则兴奋束旁核。更为复杂的是,大脑皮层运动区在兴奋束旁核的同时,也对CM核施加兴奋性影响。因此,当针刺信息兴奋了CM,转而对皮层发挥抑制性影响时,也就减弱了皮层对CM本身的兴奋性影响。也许正是由于这种反馈性的相互制约,使针刺产生的镇痛作用有一个自我限制,不能达到大剂量镇痛药或麻醉药所能达到的程度。九、穴位刺激与特殊部位的区别对待骨髓炎和脑痛觉综上所述,AA的机理在于针刺激活了身体原有的痛觉调制系统,即将身体抗痛的能力动员起来,在中枢各级水平控制伤害信息的感受和传递;同时也应指出,虽然本文讨论的是针刺的镇痛或抗痛作用,但实际上这只是针刺抗伤害作用的一个组成部分,后者应包括植物性功能的调整以及免疫和修复功能的动员等。在整个痛觉调制系统(或内源性镇痛系统)中,中脑的PAG似乎处在一个中心地位。来自高级中枢的影响象漏斗一样集中到PAG,或经缰核的中继而到达PAG。PAG的影响又可