針刺鎮(zhèn)痛的神經(jīng)機制

針刺鎮(zhèn)痛的神經(jīng)機制

“針灸與麻醉”的臨床應用始于20世紀50年代末。經(jīng)過六十和七十年代的大量實踐,目前已在一部分手術(前顱窩開顱、甲狀腺、頸椎前路手術、開胸、剖腹產(chǎn)等)中總結出比較成熟的經(jīng)驗,成為臨床常用的麻醉方法之一。這些研究成果發(fā)展了祖國的針灸學,也為麻醉學增添了新的篇章。針刺麻醉的臨床實踐推動了有關原理的研究,涉及的范圍極為廣泛,但主要是關于鎮(zhèn)痛機理的研究。本文擬將針刺鎮(zhèn)痛(AA)的研究成果勾劃出一個輪廓,重點探討針刺信息從外周傳到中樞后,在哪些部位釋放出什么神經(jīng)介質(zhì)(包括遞質(zhì)和調(diào)質(zhì)),來發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。在主要總結本實驗室工作的基礎上,參考國內(nèi)外有關資料,對AA的神經(jīng)通路和神經(jīng)化學原理提出一個輪廓圖,供進一步研究的參考。一、針刺聯(lián)合其它藥物的優(yōu)點針刺是否有鎮(zhèn)痛效果?回答是肯定的。不論是根據(jù)古醫(yī)書的記載或現(xiàn)代的醫(yī)療實踐,以及在人體和動物身上進行的大量實驗,都說明針刺可緩解慢性疼痛、減輕急性疼痛。所謂“針刺麻醉”實際上是以針刺的方法預防即將到來的手術創(chuàng)傷引起的疼痛。實驗證明,給正常人針刺合谷一個穴位,即可使皮膚痛閾提高80～100%。在從鼠到猴的各種動物,應用熱、電、機械、化學等各種致痛方法,觀察了從神經(jīng)細胞放電、甩頭甩尾等簡單的防御反射,直到復雜的操作式條件反射等各項反應,都證明針刺有一定的鎮(zhèn)痛或抗傷害感受作用,說明這是存在于人和高等動物界的一個普遍現(xiàn)象。但另一方面,針刺并非對每一個體都有效,有效的程度也各不相同。實踐證明,對多數(shù)人來說,針刺可以減輕疼痛,但單純依靠針刺進行外科手術要達到完全無痛是困難的。常需加用少量鎮(zhèn)靜劑、局麻藥或其它藥物互相補充,才能收到滿意的效果。本文所要研究的正是這種預防和減輕急性疼痛的機理。二、纖維傳導束神經(jīng)可以引起髓內(nèi)張力和反應時間全身皮膚和一些深部組織中遍布著“傷害感受器”,它們是一些纖細的傳入神經(jīng)纖維(Ad和C纖維)的游離神經(jīng)末梢。身體受損傷時,信息從這些細纖維傳達脊髓背角(主要是第Ⅰ、Ⅴ板層)或三叉神經(jīng)脊束核,引起背角或相應神經(jīng)元的興奮。沖動主要沿脊髓腹外側索上傳,到達丘腦的外側和內(nèi)側核群。內(nèi)側核群的束旁核和中央外側核中約有1/10的神經(jīng)元對傷害性信息能產(chǎn)生特定的反應,被認為是感受疼痛的較高級中樞。由此還可以通過多突觸的聯(lián)系把疼痛的信息傳到大腦皮層。由上可知,脊髓背角和丘腦內(nèi)側核群是傳遞傷害信息的兩個重要環(huán)節(jié),抑制了這兩個環(huán)節(jié)就能收到鎮(zhèn)痛的效果。三、針感與針尖部位的生理關系針刺提插捻轉過程中有可能刺激到很多感受器、神經(jīng)纖維甚至神經(jīng)干。我們曾在人體合谷穴深部注射普魯卡因再行針刺,即不產(chǎn)生痠麻脹重的感覺,也不出現(xiàn)AA效果;將局麻藥注入皮下則不能阻斷之,說明針感主要來自深部組織。有人將截肢手術前病人的針感與手術后對針尖部位的形態(tài)學觀察進行對比研究,認為針刺可能作用于多種深部結構,包括神經(jīng)束、神經(jīng)末梢、肌梭以及血管壁上的傳入裝置等。而不同的針感可能是由于刺激了不同的感受器所引起:刺激神經(jīng)干產(chǎn)生麻感,刺激肌肉產(chǎn)生脹重感,刺激肌腱骨膜產(chǎn)生痠感.針感的傳入纖維一般認為是中等粗細的(Ⅱ、Ⅲ類)纖維;但有人認為,在肌肉豐厚處的穴位,支配肌梭的Ⅳ類細纖維在傳導針感中起重要作用。在脊髓中,針刺信息主要是從腹外側索向腦部傳導。在低位腦干、間腦、邊緣系統(tǒng)及大腦皮層等處都可記錄到針刺誘發(fā)的電活動。因此,在中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)由低到高的各級水平,針刺信息都有可能發(fā)揮作用,抑制傷害信息的傳遞和感受。四、神經(jīng)介質(zhì)對髓內(nèi)理解的影響Melzack和Wall(1965)提出由粗纖維傳入脊髓的信息可在同一節(jié)段阻止由細纖維傳入的傷害信息向高級中樞傳遞(閘門控制學說)。這一機制在局部取穴或稱“阿是穴”的AA中可能起一定作用。臨床上在手術切口的兩旁施加高頻電刺激有良好的鎮(zhèn)痛效果。在大鼠實驗中高位切斷脊髓,以熱刺激引起甩尾作為傷害性反應的指標,發(fā)現(xiàn)電刺激鼠尾根部(同節(jié)段)仍可使甩尾閾升高;但電針足三里(鄰近節(jié)段)則甩尾閾不再升高,或只有極微弱的效果.這說明如果傷害刺激和針刺刺激不是施加于同節(jié)段,則針刺信息必須由脊髓上傳到腦,再返回脊髓,才能充分發(fā)揮鎮(zhèn)痛效應。現(xiàn)已明確,從腦下行到脊髓發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用的神經(jīng)介質(zhì)至少有三類,即5-羥色胺(5-HT)、去甲腎上腺素(NE)和內(nèi)源性嗎啡樣物質(zhì)(內(nèi)啡素)。脊髓組織中發(fā)現(xiàn)的內(nèi)啡素,包括腦啡肽和強啡肽,但不存在β-內(nèi)啡肽。我們曾把各種受體阻斷劑以及各種特異抗體注入鼠或兔的脊髓蛛網(wǎng)膜下腔,觀察是否能阻斷AA。結果表明,脊髓中的5-HT、NE、腦啡肽和強啡肽分別在AA中發(fā)揮重要作用。向蛛網(wǎng)膜下腔注入β-內(nèi)啡肽抗體則不影響AA效果.五、低干預效果(一)-ht纖維中縫核群是5-HT能神經(jīng)元匯集之處。由此發(fā)出5-HT能纖維上行到前腦,下行到脊髓。下行5-HT纖維主要發(fā)源于中縫大核,沿脊髓背外側索到達脊髓,釋放5-HT,可以抑制外周傳來的傷害信息的感受。上行5-HT能纖維主要發(fā)源于中縫背核,一方面可抑制束旁核對傷害信息的感受;另一方面可作用于腦內(nèi)與鎮(zhèn)痛有關的結構,包括中腦導水管周圍灰質(zhì)(PAG)、韁核、杏仁核、隔區(qū)、伏核等。我們曾把微量的5-HT受體阻斷劑分別注入這些核團,發(fā)現(xiàn)AA顯著減弱,表明這些核團內(nèi)釋放的5-HT有助于AA。(二)加強非人體藥的作用腦內(nèi)NE能神經(jīng)元胞體集中于延橋腦A1-2,A4-7核群,由此發(fā)出上行和下行纖維。下行NE能纖維由背外側索到達脊髓,釋放的NE通過α受體加強AA。這些纖維究竟來自A1抑或A5-7核團尚無定論。上行NE能纖維的相當一部分來自藍斑(A6),經(jīng)NE能背束分布于前腦廣泛區(qū)域。把阻斷NE(α)受體的藥物注入中腦PAG和韁核,發(fā)現(xiàn)AA明顯增強,表明在中腦PAG和韁核中釋放的NE是不利于AA的。另有報道,上行到達下丘腦的NE對AA有加強作用。通過這些研究使我們進一步認識到腦內(nèi)單胺類遞質(zhì)在功能上的差異:5-HT在中樞各個部位都加強AA,而NE則在不同的核團中起著截然不同的作用(在PAG和韁核中對抗AA,在下丘腦和脊髓中加強AA)。從附圖中還可看出,中縫核與藍斑之間存在著交互的神經(jīng)支配,互起抑制作用。(三)pag的調(diào)節(jié)作用早在1964年鄒岡和張昌紹即報告,嗎啡鎮(zhèn)痛的中樞作用部位在第三腦室周圍和PAG附近。1969年Reynold報告,電刺激大鼠的PAG,可引起明顯的鎮(zhèn)痛作用。這些發(fā)現(xiàn)強烈提示,PAG在調(diào)制傷害感受中的重要作用。PAG中存在著很多神經(jīng)介質(zhì),包括單胺類和肽類物質(zhì)。我們應用微量注射特異性抗體的方法證明PAG中的腦啡肽、β-內(nèi)啡肽、甲七肽(費宏等,待發(fā)表)和P物質(zhì)都參與AA,而PAG中的強啡肽似與鎮(zhèn)痛無關。潘小平等報告了一種新的阿片樣四肽“腦新肽”,并證明它在PAG中參與AA。從附圖可以看出,PAG既可接受外周傳來的包括針刺在內(nèi)的信息,也可接受來自高級中樞的控制;既可激活上行5-HT通路,也可激活下行5-HT通路。在與鎮(zhèn)痛有關的神經(jīng)結構中,PAG處于一個承上啟下的關鍵性地位。對此,將在下文中進一步討論。六、腦中的這些元素的作用(一)好的文學創(chuàng)傷與aa的抑制韁核是前腦與低位腦干之間一個極為重要的中繼站。王紹等的工作表明,韁核可通過乙酰膽堿(ACh)興奮藍斑,通過γ-氨基丁酸(GABA)抑制中縫核。他們的實驗證明,刺激韁核可對抗AA,而損毀韁核則加強AA?？磥?從藍斑到韁核的NE束和從韁核到藍斑的ACh束使這兩個核團互相加強,共同起著拮抗AA的作用;用α阻斷劑或ACh阻斷劑阻斷這個回路,可加強AA。另一方面,韁核與PAG及/或中縫核之間似乎存在著一個相互抑制的神經(jīng)回路。在韁核內(nèi)微量注射5-HT受體阻斷劑造成與電刺激韁核同樣的結果即減弱AA;而阻斷PAG和中縫核內(nèi)GABA的作用,使該核團轉入興奮,則加強AA。這些事實表明,韁核與藍斑和中縫核之間的功能聯(lián)系,對決定AA效果有極大的影響。(二)大鼠間腦-內(nèi)啡肽和甲啡肽含量變化的影響弓狀核內(nèi)集中著大量β-內(nèi)啡肽能神經(jīng)元和一些腦啡肽能神經(jīng)元。放射免疫測定的結果表明,電針引起大鼠間腦β-內(nèi)啡肽和甲啡肽含量升高的程度與電針的鎮(zhèn)痛效果有平行關系,亮啡肽含量變化則與針效無關由弓狀核發(fā)出的β-內(nèi)啡肽能纖維束繞行前腦而終止于PAG和藍斑。在PAG釋放的β-內(nèi)啡肽有助于AA,已如前述。在藍斑釋放的β-內(nèi)啡肽,對該核團起強烈的抑制作用,因此,也有利于AA。(三)束旁核的激活這是丘腦髓板內(nèi)核群的一個組成部分。它與束旁核相距很近,但功能上大不相同。張香桐等指出,束旁核是感受疼痛的較高級中樞,CM則對束旁核起經(jīng)常性的抑制作用。在足三里穴施加低頻(4-6Hz)電刺激,可以有效地興奮CM,高頻(60Hz)刺激則無效。CM興奮后可通過三條途徑抑制束旁核:(1)從CM到大腦皮層的纖維束可抑制皮層對束旁核的緊張性的興奮作用;(2)通過尾核抑制束旁核;(3)對束旁核的直接抑制作用(占次要地位)。七、邊緣系統(tǒng)與基本神經(jīng)節(jié)的作用邊緣系統(tǒng)是大腦中比較古老的結構,與疼痛時的情緒活動和植物性神經(jīng)功能變化有密切關系。這里擇要舉出幾個核團加以討論:(一)電刺激素-腦啡肽和pag的串聯(lián)關系向伏核內(nèi)微量注射5-HT或嗎啡,可引起鎮(zhèn)痛;注射5-HT受體阻斷劑肉桂硫胺或阿片受體阻斷劑納洛酮則對抗AA,說明伏核中的5-HT和內(nèi)啡素是傳遞AA的重要環(huán)節(jié)。伏核中的5-HT來自中腦PAG腹側的中縫背核。伏核與PAG之間存在著密切的功能聯(lián)系,這可通過下列實驗證明:在家兔PAG內(nèi)微量注射嗎啡所引起的鎮(zhèn)痛,可被伏核內(nèi)微量注射肉桂硫胺或甲啡肽抗體所對抗;向伏核內(nèi)直接注射5-HT也可引起鎮(zhèn)痛,后者又可被同一部位注射納洛酮所對抗,說明在伏核內(nèi)5-HT和腦啡肽構成了串聯(lián)關系。另一方面,從伏核也有傳出路徑到PAG,因為,電刺激伏核可使中縫大核神經(jīng)元興奮,該效應可被PAG內(nèi)微量注射納洛酮所阻斷。根據(jù)以上資料可以假設,在PAG、中縫背核和伏核之間存在著一個與鎮(zhèn)痛有關的環(huán)形神經(jīng)通路,暫名為“中腦邊緣鎮(zhèn)痛環(huán)路”。這個環(huán)路各段所利用的神經(jīng)遞質(zhì)有的已經(jīng)明確(如伏核內(nèi)5-HT與甲啡肽的串聯(lián)關系),有的尚待查明(如伏核與PAG以及PAG與中縫背核之間的聯(lián)系是否確系通過腦啡肽)。如果這一假設得到最后確證,則有助于解釋AA的某些現(xiàn)象:(1)AA有較長的后作用;(2)在通路的任一環(huán)節(jié)注射納洛酮都可使針效大部取消。在伏核中起作用的神經(jīng)介質(zhì),顯然不限于5-HT和腦啡肽。已知:P物質(zhì)是其中重要的一環(huán)(金文泉等,待發(fā)表);但它與5-HT和腦啡肽的關系迄未闡明。(二)電刺激隔區(qū)抑制制定隔區(qū)在AA中所起的作用與伏核相似。向隔區(qū)注射納洛酮可顯著對抗AA。據(jù)報道,電刺激隔區(qū)可興奮PAG,而抑制韁核。因此,PAG與隔區(qū)之間可能也存在著雙向的通路,其中,從隔區(qū)到PAG的聯(lián)系既可以是直達的,也可以韁核為中繼,即通過抑制韁核,而使PAG和中縫核脫抑制轉入興奮。(三)腦啡肽能神經(jīng)元內(nèi)激活劑電刺激家兔杏仁核使痛閾升高,損毀杏仁核后AA效果下降,提示杏仁核參與AA。杏仁核受中縫背核發(fā)出的5-HT纖維支配,核內(nèi)有大量腦啡肽能神經(jīng)元。向杏仁核內(nèi)微量注射肉桂硫胺或納洛酮可對抗AA,而且,這兩種阻斷劑的有效作用部位幾乎完全重疊,說明5-HT能神經(jīng)末梢釋放出的5-HT可能是激活了局部短軸突的腦啡肽能神經(jīng)元,釋放出腦啡肽作用于阿片受體,才發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。業(yè)已證明,向杏仁核內(nèi)直接注射嗎啡也可引起明顯鎮(zhèn)痛。至于杏仁核是否也通過PAG而發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用,正在研究中。(四)發(fā)酵劑ach和內(nèi)啡素尾核通常認為是錐體外系的一部分,與軀體運動有關。近年來的資料表明,它也參與疼痛的調(diào)制。刺激人的尾核可緩解惡痛,損毀家兔尾核使AA減弱,說明它也參與AA。尾核中含有多種神經(jīng)介質(zhì)?，F(xiàn)有資料表明,尾核中的ACh、5-HT和內(nèi)啡素加強AA,而多巴胺則對抗AA。例如,AA時大鼠尾核中ACh更新加速;阻斷尾核內(nèi)ACh的合成使針效減弱,阻斷ACh降解則加強針效。多巴胺的作用與ACh恰恰相反,向尾核內(nèi)注射多巴胺或其前體使針效降低,注射多巴胺受體阻斷劑則增強針效。關于內(nèi)啡素方面,電針使尾核中腦啡肽含量升高,釋放增多。應用肽酶抑制劑使尾核中腦啡肽降解減慢,則腦啡肽含量和AA效果得到進一步提高。尾核接受來自皮層的大量下行纖維。傳出聯(lián)系至少有三個方面與痛和鎮(zhèn)痛有關:(1)抑制丘腦對痛信息的感受;(2)抑制韁核;(3)通過內(nèi)啡素影響PAG神經(jīng)元的活動。這些聯(lián)系都有助于AA的實現(xiàn)(參見附圖)。八、壓力和溫度a區(qū),三和三大層和3針刺的感覺能到達意識領域;傷害性刺激和針刺都可在大腦皮層上引出誘發(fā)電位;電針對疼痛的誘發(fā)電位有明顯的抑制作用。這都表明大腦皮層參與AA。但深入的分析表明,皮層誘發(fā)電位被抑制的原因可能不在于皮層本身被抑制,而是由于CNS低級部位的傳導被阻。此外,大腦皮層作為CNS的最高級中樞,對痛和鎮(zhèn)痛的影響決不是一種簡單的興奮或抑制作用,而是一種復雜的調(diào)整作用。在猴身上進行的實驗表明,電刺激皮層體感Ⅰ區(qū)對痛閾的影響是興奮和抑制參半;刺激體感Ⅱ區(qū)則以抑制作用為主。電生理實驗表明,刺激體感I區(qū)抑制束旁核,激活運動區(qū)則興奮束旁核。更為復雜的是,大腦皮層運動區(qū)在興奮束旁核的同時,也對CM核施加興奮性影響。因此,當針刺信息興奮了CM,轉而對皮層發(fā)揮抑制性影響時,也就減弱了皮層對CM本身的興奮性影響。也許正是由于這種反饋性的相互制約,使針刺產(chǎn)生的鎮(zhèn)痛作用有一個自我限制,不能達到大劑量鎮(zhèn)痛藥或麻醉藥所能達到的程度。九、穴位刺激與特殊部位的區(qū)別對待骨髓炎和腦痛覺綜上所述,AA的機理在于針刺激活了身體原有的痛覺調(diào)制系統(tǒng),即將身體抗痛的能力動員起來,在中樞各級水平控制傷害信息的感受和傳遞;同時也應指出,雖然本文討論的是針刺的鎮(zhèn)痛或抗痛作用,但實際上這只是針刺抗傷害作用的一個組成部分,后者應包括植物性功能的調(diào)整以及免疫和修復功能的動員等。在整個痛覺調(diào)制系統(tǒng)(或內(nèi)源性鎮(zhèn)痛系統(tǒng))中,中腦的PAG似乎處在一個中心地位。來自高級中樞的影響象漏斗一樣集中到PAG,或經(jīng)韁核的中繼而到達PAG。PAG的影響又可