细菌感染诱发的脓毒血症(sepsis)是一种剧烈的全身炎症反应,有致命危险。
在顶尖学术期刊《自然》今日发表的一篇论文中,哈佛大学神经生物学教授马秋富领衔的研究团队展示了一种刺激“穴位”治疗脓毒血症的实验方法:研究人员在患有脓毒血症的小鼠身上,找到其后肢的“足三里穴位”——换到人体的话大致位于膝盖下方2厘米处,然后用微弱的电流对此进行针灸,最终起到了有效的抗炎作用,降低了小鼠的死亡率。
研究人员指出,如果要把电针灸发展为一种可靠、有效、灵敏的治疗方法,明确电针灸刺激“穴位”背后的神经元网络是非常关键的一步。
马秋富教授的研究团队从2017年以来,致力于挖掘电针灸激活神经通路进而调节炎症的机制。在这篇新发表的论文中,研究团队通过小鼠实验首次找到了一组特定的神经元,并发现这组神经元可以调节迷走神经-肾上腺反射,从而为电针灸刺激“足三里”起到全身抗炎效果找到了现代神经解剖学的基础。
具体来说,研究人员发现在电刺激“足三里”位置时,会激活一组表达Prokr2蛋白的感觉神经元。这些感觉神经元的细胞体部分位于脊髓,延伸出去的突起部分属于支配后肢的坐骨神经,由此它们可以将后肢的感觉信息通过脊髓传向大脑的特定区域。
有趣的是,表达Prokr2的神经元受到不同强度的刺激,会激活不同的神经通路。受到较低强度的刺激,它们会进而激活神经系统中的迷走神经-肾上腺,驱动肾上腺释放儿茶酚胺类抗炎物质。但如果电针灸刺激的强度过大,则会进而激活另一组交感神经反射,反而未能驱动迷走神经-肾上腺这条副交感神经通路。
这类Prokr神经元的神经纤维有特定的分布区域,也就为电针灸抗炎需要在特定“穴位”刺激提供了解释。在包裹腹部器官的组织中,研究人员就没有找到这类表达Prokr的神经元,所以刺激小鼠的腹部“穴位”(比如“天枢穴”)很难引起相同的全身抗炎反应。
为了验证Prokr2神经元的角色,研究人员光遗传学等多种实验手段人为激活表达Prokr2的神经元,发现可以模拟电针灸的抗炎效果;相反,如果特异性地破坏这组神经元,则会让电针灸起不到抑制全身炎症的作用。
研究人员指出,他们希望此次的这些发现可以为优化生物电刺激参数铺平道路,未来可以精确地驱动不同的神经通路来治疗特定疾病,最终造福患者。
参考资料:
这个研究是在小鼠身上的特定位置进行微弱的电刺激,促进小鼠的抗炎作用,降低了患有脓毒血症小鼠的死亡率。
这个看起来和传统医学的针灸有点像。之前科学界其实有很多讨论,比如针灸究竟有没有效,为啥有效,如何能有效,背后机理又是啥等。如果找到背后的生物学原因,那对理解这种电刺激方式,并把电刺激方式当作潜在治疗方法,是有一定帮助的。
如果刺激强度很大,则会激活一组交感神经反射。而如果刺激强度较低,就能激活迷走神经-肾上腺,驱动肾上腺释放抗炎物质。
论文指出这类Prokr神经元所在的神经纤维有特定的分布区域,也就为针灸的”穴道“等提供了一定解释。比如在小鼠腹部没有这类神经元,那么刺激相应的穴位也不会有效果。
为了确保是激活神经元,而不是机械刺激带来的改变,研究人员们还用光遗传学的方法去激活Prokr2神经元,得到了一样的抗炎结果。相应,如果破坏这组神经元,那么电针灸也会失效。这组实验做得还挺严谨的。
看到用现代生物学的方法去解释”穴位“的概念,还蛮神奇的。