科学家成功用针灸“驯服”小鼠体内细胞因子风暴:存活率达60%

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科学家成功用针灸“驯服”小鼠体内细胞因子风暴:存活率达60%

由哈佛医学院神经科学家领导的一个研究小组已经成功地使用针灸来驯服有着全身炎症的小鼠体内的细胞因子风暴。

在8月12日发表在《神经元》杂志上的研究中,针灸激活了不同的信号通路,从而在细菌诱导的全身炎症反应中触发了促炎或抗炎反应。

此外,研究小组发现三个因素决定了针灸如何影响反应:治疗的位置、强度和时间。刺激发生在身体的哪个部位,强度有多强,什么时候实施刺激,对炎症标记物和生存产生了显著不同的影响。

该团队的实验代表了确定针灸背后的神经解剖学机制的关键一步,并为利用这种方法治疗炎症性疾病提供了路线图。

然而,科学家们警告说,在进行任何治疗之前,这些观察结果必须在进一步的研究中得到证实——在动物和人身上都是如此——而且必须仔细确定针灸刺激的最佳参数。

“我们的发现是一个重要的步骤,不仅对于持续努力了解针灸的神经解剖学,而且包括识别方法,将其融入到治疗的炎症性疾病,包括败血症。”主要研究者、教授哈佛医学院布拉瓦尼克神经生物学研究所教授和丹娜-法伯癌症研究所研究员Qiufu Ma说。

在这项研究中,针灸刺激影响了动物应对细胞因子风暴的方式。细胞因子风暴是指快速释放大量细胞因子和引发炎症的分子。这种现象作为严重的COVID-19的并发症已经得到了主流社会的关注,但这种异常的免疫反应可以发生在任何感染环境中,长期以来,医生一直认为这是败血症的标志,一种对感染的器官损伤,通常是致命的炎症反应。据估计,每年美国有170万人感染败血症,全球有3000万人感染。

植根于传统中医的针灸疗法,最近越来越多地与西医结合在一起,尤其是用于治疗慢性疼痛和胃肠疾病。这种方法包括对身体表面的某些穴位进行机械刺激。据称,这种刺激会触发神经信号,并远程影响与特定穴位相对应的内脏功能。

然而,针灸的作用和作用的基本机制尚未完全阐明。

研究小组说,这项新研究是绘制针灸神经解剖学图谱的重要一步。

作为一名研究疼痛基本机制的神经生物学家,Ma多年来一直对针灸的生物学很感兴趣。2014年的一篇论文引起了他的兴趣。该论文表明,针刺小鼠可以通过刺激迷走神经-肾上腺轴(迷走神经将信号传递到肾上腺腺的信号通路)触发肾上腺释放多巴胺,从而减轻全身炎症。2016年发表的一项研究进一步增强了Ma的好奇心,该研究显示,刺激迷走神经可以抑制炎症分子的活动,减轻类风湿关节炎的症状。

在目前的研究中,研究人员使用了电针——一种传统手工针灸的现代版本,它将超薄的针插入身体不同部位的皮肤下。与针不同,电针是将极薄的电极插入皮肤和结缔组织,从而更好地控制刺激强度。

基于先前提出神经递质在炎症调节中作用的研究,研究人员主要集中在两种已知的分泌它们的特定细胞类型上——位于肾上腺中的嗜铬细胞和位于周围神经系统的去甲神经元,直接连接到脾脏通过大量的神经纤维。嗜铬细胞是人体应激激素肾上腺素、去甲肾上腺素和多巴胺的主要制造者,而去甲肾上腺素能神经元则释放去甲肾上腺素。研究人员说,肾上腺素、去甲肾上腺素和多巴胺除了功能完善之外,似乎还在炎症反应中发挥着作用——这一观察在之前的研究中得到了证实,现在的研究实验也重申了这一点。

研究小组想要确定这些神经细胞在炎症反应中所扮演的确切角色。为此,他们使用了一种新的遗传工具来烧蚀嗜铬细胞或去甲肾上腺素能神经元。这使得他们可以比较有和没有这些细胞的小鼠对炎症的反应,以确定它们是否以及如何参与调节炎症。在有和没有这些细胞的小鼠中,明显不同的反应确切地指出这些神经细胞是炎症的关键调节因子。

在一组实验中,研究人员将低强度的电针(0.5毫安)应用在有细菌毒素引起的细胞因子风暴的小鼠后腿的一个特定穴位上。这种刺激激活迷走神经-肾上腺轴,诱导肾上腺的嗜铬细胞分泌多巴胺。接受针灸治疗的动物体内三种关键的炎症诱导细胞因子的水平较低,并且比对照组的存活率更高——针灸治疗的动物存活率为60%,而未针灸治疗的只有20%。有趣的是,研究人员观察到,迷走-肾上腺轴可以通过后肢电针激活,但不能通过腹部穴位激活——这一发现显示了穴位选择性在驱动特异性抗炎通路中的重要性。

在另一项实验中,研究小组对患有败血症的小鼠的同一后腿穴位和腹部穴位进行了高强度电针(3毫安)。这种刺激激活了脾脏的去甲肾上腺素能神经纤维。研究人员观察到,治疗的时机至关重要。高强度刺激腹部产生明显不同的结果取决于治疗发生的时间。

在发生细胞因子风暴之前,立即接受针灸治疗的动物,在随后的疾病中,炎症水平较低,表现更好。这种高强度刺激的预防措施将存活率从20%提高到80%。相比之下,在发病后和细胞因子风暴高峰期接受针灸治疗的动物,其炎症反应更严重,疾病也更严重。

研究结果表明,同样的刺激能根据穴位、时间和强度产生截然不同的结果。

Ma说:“这一发现表明,如果使用不当,针灸可能会带来不利的结果,我认为人们并不一定欣赏这一点。”

如果进一步研究证实, Ma补充说,这项研究表明, 电针有一天会被用作一种多用途的治疗方式,从特护病房脓毒症的辅助治疗到局部特异性炎症的更有针对性的治疗,如在胃肠道炎性疾病。

Ma说,另一种可能的用途是帮助调节癌症免疫治疗引起的炎症,这种免疫治疗虽然挽救了生命,但有时会由于免疫系统的过度刺激而引发细胞因子风暴。针灸已经被用作癌症综合治疗的一部分,帮助患者应对化疗和其他癌症治疗的副作用。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源:

https://medicalxpress.com/news/2020-08-evidence-mice-electroacupuncture-inflammation-specific.html

https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(20)30532-8

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