在顶级学术期刊《自然》10月13日发表的一篇论文中,哈佛大学神经生物学教授马秋福带领的研究小组展示了一种刺激“穴位”治疗败血症的实验方法:研究人员在后背上发现了“足三里穴”患有败血症(一种严重的全身炎症反应,具有致命危险)的小鼠的四肢——在人类中,它大约在膝盖以下 2 厘米处。然后,微弱电流的针灸终于起到了有效的抗炎作用,降低了小鼠的死亡率。
针对这一研究,《自然》杂志也发表了一篇综述文章,其中杜克大学麻醉学系的 Luis Ulloa 教授指出,电针刺激特定部位以调节某些身体功能和治疗疾病,它属于一种新的近年被称为“生物电子医学”的一类医学领域。
人们很容易想到传统的针灸。在这项研究和此前的一些相关实验中,科学家们也发现,传统“穴位”电针刺激为何有效、作用如何、是否具有特异性等,仍存在诸多争议。例如,以不同强度刺激“足三里”,或以相同强度刺激位于腹部的另一个“天枢穴”,抑制炎症的效果并不相同。
研究人员指出,如果要将电针发展为一种可靠、有效和灵敏的治疗方法,阐明电针刺激的“穴位”背后的神经元网络是非常关键的一步。
马秋福教授的研究团队自2017年以来一直致力于发现电针激活神经通路和调节炎症的机制。在这篇新发表的论文中,研究团队首次通过小鼠实验发现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,从而通过电针刺激全身的“足三里”。抗炎作用是现代神经解剖学的基础。
▲马秋福教授(图片来源:哈佛大学官网)
具体来说,研究人员发现,当对“足三里”位置进行电刺激时,一组表达Prokr2蛋白的感觉神经元被激活。这些感觉神经元的细胞体位于脊髓中,延伸的突起第一部分属于支配后肢的坐骨神经,因此它们可以通过脊髓将后肢的感觉信息传递到大脑的特定区域。
有趣的是,表达 Prokr2 的神经元受到不同强度的刺激,从而激活不同的神经通路。在较低强度的刺激下,它们会激活神经系统中的迷走神经-肾上腺,并驱动肾上腺释放儿茶酚胺抗炎物质。但是,如果电针刺激强度过大,则会激活另一组交感神经反射,而不是驱动迷走神经-肾上腺的副交感神经通路。
▲适度刺激小鼠“足三里”(ST36)引起全身抗炎反应的神经网络:激活Prokr2感觉神经元,驱动迷走神经-肾上腺轴(图片来源:参考文献[2])
这种Prokr神经元的神经纤维具有特定的分布区域,这就解释了抗炎电针需要在特定“穴位”进行刺激的原因。在包裹腹部器官的组织中,研究人员还没有发现这种表达Prokr的神经元,因此很难刺激小鼠的腹部“穴位”(如“天枢”)引起同样的全身抗炎反应。
为了验证Prokr2神经元的作用,研究人员通过光遗传学等实验方法人工激活了Prokr2表达神经元,发现它们可以模拟电针的抗炎作用;相反,如果这组神经被专门破坏元,就会使电针无法抑制全身炎症。
《自然》杂志上的评论文章得出结论,这些结果首次提供了分子标记。用这种分子标记物靶向神经元可以设计特定的刺激方法,可用于远程调节身体功能。
研究人员指出,他们希望这次的这些发现可以为优化生物电刺激参数铺平道路,未来可以精准驱动不同的神经通路来治疗特定疾病,最终造福患者。