从阿片与抗阿片这一对矛盾中研究针刺镇痛原理.doc

从阿片与抗阿片这一对矛盾中研究针刺镇痛原理一81992年6月靠:27多科学Vo1.4,No.3Jan.,1992从阿片与抗阿片这一对矛盾中研究针刺镇痛原理韩济生-.一(北京医科大学神经科学研究中tL,100083)/(:2-每一个科学工作者都希望能从自己祖国的科学遗产中发掘出一些精华以贡献于人类,我和我的同事们也不例外.针灸是祖国医学宝库中的一个瑰宝.50年代末期医学界试图把几千年来针灸止痛的临床经验转用于现代外科学,借以预防或减轻外科手术引起的疼痛,称之谓针刺麻醉在某些小手术(如扁桃腺摘除,拔牙)上取得成功后,六,七十年代曾把这一方法推f匠用到几乎每一种外科手术.经过2o一3o年的实践逐渐认识到-针刺有一定的镇痛或防痛的效果,这是确定无疑的事实j单独应用针刺还不足以完全消除大手术引起的强烈疼痛,这也是不容否定的事实j随着科学技术的进步,针刺镇痛(AA)的效果还可以有较大幅度的提高.本文仅从神经化学的角度来总结AA的机理,提出下列观点即中枢神经系统中的阿片样物质和抗阿片物质这一对矛盾是影响AA教果的有无和优劣的决定性因素.1针刺激活了机体自身的阿片系统在AA原理研究中我们首先确定了两个事实;在人体八个不同的穴位上进行针刺,都能引起不同程度的镇痛作用,镇痛的曲线也都符合缓升缓降的特点,停止针刺后痛阈下降的半衰期平均为16分钟.从针刺镇痛的家兔脑内引出的脑脊液注入另一兔的脑内,可使后者产生明显的镇痛教应,提示其中含有机体自身产生的,具有镇痛作用的化学物质.后一实验是1972年完成的.三年以后国际上出现了两个不同来源的报告-美国的Mayer等报告人体的AA能被阿片受体拮抗剂纳洛酮所阻断,表明AA是由人体自身的阿片样物质作用下完成的.英国的Hughes等从猪脑中分离出由五个氨基酸组成的具有吗啡样作用的生物活性肽,称之为脑啡肽.这两项发现对中国的AA原理研究起了很大的推动作用.接踵而来的工作发现脑内不仅有脑啡肽,还有17个氨基酸组成的强啡肽,和31个氨基酸组成的B一内啡肽.就吗啡受体而论,不仅有对吗啡敏感的受体,还有对脑啡肽敏感的b受体,和对强啡肽敏感的K受体.针刺究竟在体内释放出哪一类阿片样肽,作用于哪一类阿片受体而发挥作用,当时一无所知.更令人迷惑不解的是,中医强调在同一个穴位上应用不同的手法来运针,可产生截然不同的教果,这更为研究工作增加了难度.为解开这个疑团,我们用电刺激来模拟手捻针,发现改变电刺激的频率,强度和波宽可以产生不同的教果,尤以频率的因素最为重要.经过十余年的研究现在几乎可以肯定,低频(2Hz)和高频(100Hz)电针是两类性质不同的刺激,各自通过不同的神经通路,释放不同种类的阿片肽,作用于不同类型的生命科学4卷阿片受体,发挥镇痛效果.1.1低频和高频电针的作用经由不同的阿片受体介导用选择性很高的各类阿片受体拮抗剂作为工具药,在大鼠身上进行实验,发现选择性阻断或8受体后低频AA失效,而选择性阻断K受体后高频AA失效,说明低频和高频AA分别是由,6受体和K受体介导的.上述结论还得到了交叉耐受实验的支持,即多次注射吗啡引起受体耐受后,低频AA失效而高频AA依然存在,表明低频AA与吗啡一样是通过受体发挥作用的.相反,多次注射强啡肽引起受体耐受后,高频AA失效而低频AA不受影响,表明高频AA与强啡肽一样是通过K受体发挥作用的.以往,交叉耐受实验方法专用于研究两种药物是否经由同一受体发挥作用.通过上述实验证明,这一方法也可用于生理实验,鉴别某一生理过程是经由哪类受体介导的.1.2低频和高频电针的作用经由不同的阿片肽介导由于同一种受体可以不同程度地感受多种化学物质的刺激(例如脑啡肽和内啡肽都可作用于型阿片受体),因此即使明确了AA的受体机制,也还不能区分高频和低频AA具体是由哪一类阿片肽介导的.1979年我在瑞典进修时与Terenius教授讨论此事,共同拟订了一个合作研究计划:由他寄来各种阿片肽的抗体(用编号作标志),由我将其注入兔脑的不同桉团,观察哪种抗体能阻断哪种频率电针的镇痛作用.假设低频电针可加速脑内B一内啡肽的释放引起镇痛,则向脑内特定核团注射B一内啡肽的抗体应能阻断低频AA而不影响高频AA.在这里,抗体的作用就象一把解剖刀,抗体的特异性越高(交叉免疫机会少),这把解剖刀就越锋利.这在当时是一种全新的设计,实践的结果确证了它的可行性(卫生部1985年甲级奖),今天已成研究神经肽生理功能的常规手段.经过五年的研究证明低频AA需要B一内啡肽(脑内)和脑啡肽(脑和脊髓)转递,而高频AA主要由脊髓中的强啡肽转递.如果说上述方法都是一些间接的证据,那么测定电针时脑脊液或脑核团内阿片肽的释放量应该是最直接的证据.我们先在大鼠身上进行实验,发现2Hz低频电针使脊髓灌流液中脑啡肽的含量显着增多j100Hz高频电针使强啡肽的含量显着增多,15Hz的中频电针则使两种阿片肽都有轻度升高.这一发现最近已在人体上得到证实.我们用两对皮肤电极放在病人手上的合谷穴和腿上的足三里穴部位,在电刺激前,后各取少量脑脊液,以编码方式将样品寄至瑞典,以双盲法分析其阿片肽含量,发现所得结果与太鼠身上的完全相同.因此可以认为,在脊髓水平低频AA由脑啡肽介导,高频AA由强啡肽介导的认识得到了最终的验证.1.3低频和高频AA经由不同的神餐通路完成为什么在同一穴位上施加不同频率的电刺激会引起中枢释放出不同的阿片肽?是否某些神经核团易于感受某一频率的信号而作出反应?我把这一设想交给上海医科大学生理学博士,申请到我室做博士后的王强来研究.他用电学和化学性刺激及损毁等一系列实验证明,2Hz信号要上行到下丘脑的弓状核,引起B一内啡肽神经元兴奋,在中脑释放B一内啡肽,再引起脊髓释放脑啡肽,而100Hz电针的信号只需上行到桥脑的臂旁核,即可返回脊髓引起强啡肽的释放.还发现刺激弓状核和臂旁核引起镇痛的摄佳频率分别为16Hz和128Hz.王强的工作受到生物医学界同行的肯定(国家教委一等奖).1.4设计新型电针仪我的老师王志均教授经常督促我们进行反思,自己的理论研究究竟为社会实践作出了什么贡献?于是我们想到把20年来的研究成果用于研制一台合理的电针仪,选用了2-100Hz的频率范围和合理的波宽,强度等参数,还设计了低频和高频自动交替的疏密波,后者可使三种阿片肽都释放出来,通过其协同作用发挥最大的镇痛效果.还通3期韩济生t从阿片与抗阿片这一对矛盾中研究针刺镇痛原理15过实验证明低频与高频各自作用2.53秒(56秒为一周期)能产生最佳效果.这一产品在国内外受到普遍欢迎,并获_I二五攻关成果奖.2阿片脑功能过盛时可激活抗阿片系统给病人多次注射吗啡,其作用将逐渐减弱,称为吗啡耐受.在针麻下进行大手术,给病人连续电针68小时,最后镇痛效果也逐渐减弱,发生电针耐受.在实验中证明,对电针发生耐受的动物,对吗啡也发生交叉耐受,说明两者有共同的受体机制.从矛盾论的基本原理来分析,体内阿片过多时有可能促使机体生成一些物质米对抗阿片的作用,后一类物质我们当时推测其存在,估称之为抗阿片物质.在这种思想引导下,我们在1978年开始致力于从电针耐受的大鼠脑中寻找抗阿片物质.经过五年研究,确认了八肽胆囊收缩素(CCK一8)就是我们寻找的物质之一.2.1CCK-$对抗AA目前己知,体内存在着至少56种抗阿片物质,其中以CCK一8作用最强,只须将l一2ng的CCK一8注入大鼠脑室即可使AA削弱50以上.以克分子为标准进行对比,CCK一8对抗阿片肽的作用可谓以一挡千.进一步推想;如果长时间电针引起针效减弱确是由于CCK-8过多所致,则取消CCK-8的作用应能防止或翻转电针i耐受.实验证明,给大鼠注射CCK抗血清或CCK受体拮抗剂,确能防止电针耐受,至少是推迟其发生,使已经产生电针耐受的大鼠重新恢复其针效,使原来AA无效的大鼠出现针效(虽然只出现弱效而不是强效).上述实验都是以动物的行为指标来进行观察.为验证此结论,我们又换用电生理指标进行观察.2.2电生理实验结果支持行为学研究结果张香桐教授发现,丘脑柬旁核中有一些神经元对仿害性(痛)刺激敏感,称之为.痛敏细胞,或痛兴奋神经元.这些细胞对痛刺激的反应能被电针刺激所压抑.这一结果从电生理指标上反映了AA现象的存在.利用类似的方法我们在大鼠实验中发现,连续电针六小时后,在束旁核的痛兴奋细胞上就观察不到上述相当于AA的现象,即在细胞水平反映出电针耐受现象.给这种动物脑室注射CCK一8的抗血清,两分钟后AA现象竟叉重新出现.这充分显示了CCK-8过多是电针耐受的重要原因.束旁棱中还有一类神经元,平时自发放电较多,给痛刺激时反而停止放电,被称为.痛抑制神经元.在这种神经元上也可观察到AA现象(痛刺激的作用被电针所翻转),和长时期电针后产生的耐受现象(针效消失).有时在同一大鼠左,右两侧丘脑束旁核中各记录到一个痛兴奋细胞,一个痛抑制细胞.电针耐受后两类细胞的针效均消失,脑室注射CCK抗血清后,两类细胞的针效同时恢复.上述在细胞水平得到的结果,验证和加强了行为实验中得出的结论.2.3CCKB抗阿片作用的可能机理CCK-8为什么能对抗阿片肽的作用?我们把这个大问题分解为若干小课题来进行研究:CCK一8只对抗阿片的镇痛作用,抑或也对抗阿片的降血压作用?两个研究生的工作对此问题作出了肯定的回答.CCK-8对抗阿片镇痛,是否也对抗其它神经递质(如5一羟色胺,儿茶酚胺)引起的镇痛作用?回答是否定的.OCCK-8不是对抗所有化学物质【起的镇痛,而是特异性地对抗阿片类物质【起的镇痛CCK一8的抗阿片作用是否发生在受体水平?回答是肯定的.当CCK一8作用于CCK受体时,可影响位于同一细胞膜上的阿片受体,使受体的总数减少,受体的亲和力下降,但不影响6受体功能.CCK-8的抗阿片作用是否也发生在第二信使水平?回答是肯定的.CCK-8加速肌醇磷酯的水解,所生成的肌醇三磷酸使细胞内钙储库中的Ca释出,增加了胞内游离钙水平,这与阿片肽的作用(关闭钙通道,减少细胞外钙的内流,从而降低胞内游离钙16生命科学4卷水平)恰恰是针锋相对的j但阿片的另一作用,即降低胞内cAMP水平的作用,却未被CCK一8所对抗.这方面的研究正在深入发展中.3结语2O余年的持续研究使我得出了下列看法:运用现代神经科学手段对AA原理进行剖析,终于使中医针灸中许多看来难以理解的问题(例如同一穴位上施用不同的针刺手法可产生不同的疗效)变得可以理解,从而使针灸疗法卸去其神秘的面纱,能为全世界更多的病人服务.通过理论研究和技术发展,已经并有可能进一步使古老的针灸疗法的疗效得到提高,使其用法进一步简化和易于掌握,因而更便于推广应用.对针灸疗法的原理研究也促进了神经科学的发展.例如目前发现的神经肽数目与日俱增,其总数已趋近三位数字.在中枢的突触间隙中,它们之间相互作用的复杂性可想而知.阐明阿片肽与抗阿片肽这一对矛盾的相互关系,有可能为理清这种复杂关系的规律提供一个简约的模式.参考文献1HanJS,TereniusL.NeurochemicalbasisofacupunctureanalgesiaAnnRevPharmacolToxico1,1982,22l193292HanJS.AcupunctureandstmulationproducedanalgesiaInlHandbookofExperimentalPharmaco1ogy,vollO4/IIOpioids,Ed.A.Herz,Chapter35,SpringerlHeibdlberg,19923HanJS.AntibodymicfoinjectiontAnewapproachforstudyingthefunctionsofneuropeptides.ChineseMedJ,1987,190I4594644HanJS.eta1.EffectoflowandhighfrequencyTENSinmetenkephalinArgPheanddynorphlnAimmunoreactivityinhumanlumbarCSF.Pain1991,47l2952985HanJS.TheroleofCCKine1etfoacupunctureanalgesiaande1ectroacupuncturetolerance,InIMultiplecholecystokininreceptorsintheCNS,Chapter44,Eds.CDourisheta1.,OxfordUniversityPressILondon,19926WangXJ,HanJS.ModificationbyCCK-8ofthebindingof一,6一andK-opioidreceptors.JNeurochem,1990,55I1379-1382半半半半水半半半半半半半半水半半半半半半