针灸对阿尔茨海默病线粒体自噬的调节作用

针灸对阿尔茨海默病线粒体自噬的调节作用

李赵龙1王旭2任路2通讯作者

（1.辽宁中医药大学辽宁沈阳110032；2.辽宁中医药大学辽宁沈阳110032）

摘要：随着我国人口老龄化的加重，阿尔茨海默病（Alzheimer’sdisease，AD）的发病率逐年增加，AD发病机制复杂，目前缺乏有效的治疗方法，国内外均处于探索阶段。针灸作为一种副作用极小的绿色疗法，近年来已被医学工作者应用于AD的防治和治疗中。本文查阅近十五年来针灸疗法对AD线粒体自噬的研究文献，进而阐述针灸在调节线粒体自噬中的作用。

关键词：阿尔兹海默病；线粒体自噬；针灸

Acupunctureforalzheimer'sdiseasemitochondrialautophagyadjustment

Lizhaolong，Wangxu，Renlu（communicationauthor）

（LiaoningUniversityofTraditionalChineseMedicine，Shenyang，Liaoning110847）

Abstract：Alongwiththeagingofthepopulationinourcountryisaggravating，Alzheimer'sdisease，duetotheincreasingincidenceofAlzheimerdisease（AD）mechanismiscomplex，thecurrentlackofeffectivetreatmentmethods，bothathomeandabroadinthestageofexploration.Asakindofgreentherapywithminimalsideeffect，acupuncturehasbeenappliedtothepreventionandtreatmentofADbymedicalworkersinrecentyears.ThispaperreviewedthestudyoftheautophagyofADmitochondriainthepast15years，andthenelaboratedtheroleofacupunctureinregulatingmitochondrialautophagy.

Keywords：Alzheimer'sdisease；Mitochondrialautophagy；Acupuncture

随着我国老龄化的日趋加重，对老年性疾病的研究逐渐受到重视。AD作为老年人高发疾病之一，严重影响老年人的晚年生活质量。AD是神经系统变性疾病中最常见的一种，主要病理改变是β-淀粉样蛋白（β-amyloidpeptide，Aβ）在细胞外的沉积，从而导致的神经元的变性和凋亡，进而导致认知及记忆等功能障碍。在生物体的细胞中，线粒体作为机体的能量泵普遍存在于细胞中，对生物体生存至关重要，线粒体功能与形态的改变，可能会对生物的整个机体影响巨大。线粒体的平衡，即线粒体的融合与分裂，对细胞的稳定、凋亡起重要作用[1]。线粒体自噬，在线粒体平衡中扮演了一个重要的角色，当线粒体缺氧或膜电位变化，便会发生线粒体自噬，从而对细胞的稳定、凋亡、能量代谢起重要作用，与AD的发病相关。

《内经?宝命全形论》有云：“人以天地之气生，四时之法成”“天有阴阳，人有十二节，天有寒暑，人有虚实。能经天地阴阳之化者，不失四时。”《内经》中无不强调人与自然是统一的，是一个不可分割的整体。细胞是人体最小的具有完整结构的个体，细胞之于人来说，犹如人之于天地。《内经?离合真邪论》云“夫圣人之起度数，必应与天地，故天有宿度，地有经水，人有经脉。”天有宿度，则四时运转正常；地有经水，则山川河流如息；人有经脉，则生活节律如常。对于细胞而言，线粒体可以为细胞提供生命活动的能量，亦可以调节细胞的新陈代谢。我们在治疗疾病的同时，无法直接作用于细胞，但可以通过间接的方法进行调控。众所周知，调节经脉，针灸之功无出其右。因此，是否能通过针灸的方法来间接调控线粒体对细胞的作用则成为一个关键点。

1.线粒体自噬与AD

线粒体自噬是指在活性氧（ROS）、营养缺乏、细胞衰老等外界因素刺激的作用下，细胞内的线粒体会发生去极化而出现损伤，损伤线粒体被特异性的包裹进自噬体中并与溶酶体融合，从而完成损伤线粒体的降解，以维持细胞内环境的稳定。研究表明，在AD患者锥体神经元中，含有线粒体的细胞自噬小泡增加，且线粒体DNA（mtDNA）的降解能够反映线粒体自噬的活性，而线粒体中ROS的累积，会导致mtDNA的突变，更进一步的造成线粒体自噬的发生[2]。Parkin是一种E3泛素连接酶，在AD中也具有重要作用，它可以和pink1偶合进而引发线粒体自噬，通过溶酶体的分解降低细胞内Aβ的水平，同时也促进受损线粒体以自噬方式被选择性清除[3]。线粒体缺氧或者发生不均等分裂时都会加速线粒体自噬的发生。Aβ可以改变线粒体的正常结构，使线粒体分裂增加，受损线粒体的数目增加[4]。线粒体的不均等分裂会导致膜电位变化，进而诱导线粒体自噬的发生，有研究表明，在AD患者脑组织切片中，与线粒体分裂有关的线粒体分裂蛋白（Drpl）和分裂蛋白（Fisl）表达增加，而与线粒体融合有关的线粒体融合蛋白1（Mfnl），线粒体融合蛋白2（Mfn2）和显性视神经萎缩蛋白1（OPA1）表达降低，且Drpl和Aβ之间有相互作用，这些导致了线粒体的碎片化[5]。

2.线粒体自噬的影响因素

2.1线粒体融合与分裂

线粒体的融合与分裂是协同进行的，两者一般保持动态平衡，从而使得线粒体的数目与形态保持稳定，维持其正常的功能。线粒体在快速和动态的方式下进行着分裂与融合的过程，可直接影响到线粒体的形态改变和一些独立运作的细胞器的数量，因此只有当线粒体分裂与融合达到一定程度上的平衡时，才能维持正常的线粒体形态结构与功能的稳定。线粒体融合与分裂机制的发生取决于一些基因及其所编码的蛋白，例如Mfnl，Mfn2和OPA1是线粒体融合所需的蛋白，而Drpl和Fisl为线粒体分裂所需的蛋白[6]。研究表明，Mfn1和Mfn2定位于线粒体外膜上，是介导线粒体融合的GTP酶动力蛋白；当Mfn1缺失时，OPA1不能促进线粒体融合[7]。线粒体分裂与Drp1和Fis1两种蛋白相关，当线粒体分裂发生时，Drp1k会脱磷酸化并招募至线粒体上，并与位于线粒体外膜的Fis1结合。对肝脏细胞中的线粒体进行观察发现，线粒体片段化是与Bax调控的细胞凋亡相关[8]。

2.2线粒体缺氧

当处于脑缺血或者高原等特殊环境时，细胞便会处于缺氧的特殊环境。线粒体是对低氧反应最为敏感的细胞器，在低氧环境下，能够通过电子传递链进行氧化磷酸化来适应环境，这一过程中，在电子漏出的同时会产生ROS，ROS的大量累积会攻击细胞内的脂类、蛋白质、DNA等大分子物质和细胞器，使他们发生氧化损伤。线粒体自噬作为细胞适应低氧的一种代谢反应，在低氧环境的条件下能通过上调低氧诱导因子1（HIF-1），激活BN1P3/BN1P3L及Beclin-1介导的通路诱导线粒体自噬，最终减少ROS的产生，促进细胞的存活，使机体产生低氧适应[9]。

2.3线粒体膜电位改变

线粒体分裂后通常会产生两个不均匀的子代。其中部分线粒体能恢复膜电位，并能与其他线粒体发生融合，成为线粒体网络的一部分。有些线粒体膜电位不能恢复，膜电位下降的线粒体就会被选择性地通过自噬降解。当线粒体膜电位发生改变时，蛋白PINK1和Parkin介导的通路诱导线粒体自噬的发生。PINK1是一种线粒体膜蛋白，在正常条件下以线粒体膜电位依赖性的方式进入线粒体内，进而被蛋白水解酶快速降解[10]，当线粒体不均匀分裂时，会产生线粒体膜电位的降低，导致PINK1无法进入线粒体内，从而会聚集在线粒体外膜上，PINK1的聚集能够从细胞质中招募E3泛素连接酶Parkin至功能紊乱的线粒体上，并与Parkin偶合进行泛素化标记，从而吸引溶酶体引发线粒体自噬的发生[11]。

针灸对AD神经元线粒体影响

3.1针灸改善线粒体结构的改变

研究发现，AD患者海马区神经元内，可见正常线粒体数目明显减少，大量线粒体嵴破坏和线粒体碎片沉积[12]。彭静等[13]直接购买8月龄快速老化小鼠亚系（SAMP8）来作为AD模型，施加电针“百会”“涌泉”，20min/次，1次/天，7次/疗程，每个疗程间隔1天，共3个疗程。证实和模型组相比，电针组海马神经元的线粒体结构基本正常，嵴排列整齐，仅见部分轻度肿胀，线粒体体密度、面密度增加，细胞色素C氧化酶（COX）的活性明显增高。推断针刺可以减轻海马神经元线粒体超微结构损伤，提高线粒体COX活性，保护线粒体结构和功能，改善能量代谢。曾氏等[14]以AD模型大鼠为研究对象，以电针为研究手段，观察结果显示电针能够有效地促进腺嘌吟核苷三磷酸的代谢及利用，进而改善细胞线粒体的结构功能，调节线粒体能量代谢，达到防治AD与抑制神经元凋亡的目的。

3.2针灸改善大脑缺血缺氧环境

有研究报道，轻中度缺氧缺血性脑损伤激活生理水平的自噬，通过分解代谢，

产生能量阻止细胞死亡[15]；通过清除受损线粒体抑制细胞发生凋亡，对神经细胞起保护作用。另外，严重缺氧缺血性脑损伤引起高水平的自噬活性，引起细胞自我消化胞内必要成分，促进神经细胞最终死亡。吕家祥等[16]采用头针治疗AD患者，发现头针治疗老年痴呆的机制可能是由于改善了脑内血液循环，激活病灶周围脑细胞的活力。刘龙琳等[17]采用针刺“靳三针头穴”对全脑缺氧缺血SD大鼠模型进行研究，发现针刺可以改善SD大鼠模型脑内缺血缺氧的状态，并且发现针刺可促进自噬基因蛋白Beclin-1和LC3的表达，提示了针刺修复受损神经元的作用机制与自噬的内在联系。

3.3针灸调节线粒体分裂融合

线粒体动力学，即线粒体分裂和融合的动态过程，是维持胞内物质与能量运输的重要保障，发动蛋白相关GTP酶，DLP1，Fis1，Opa1，Mfn1/2等蛋白为此过程的主要参与者，其与神经细胞凋亡具有密切的联系。过表达的APP可通过其切割产物Aβ可破坏线粒体分裂与融合的平衡，进而导致线粒体的碎片化或非正常分布，导致线粒体和神经元功能的下降。薛卫国等[18]采用电针“百会”“涌泉”作用于AD模型小鼠，发现电针可通过提高脑微血管壁Aβ受体LRP1的清除转运能力，降低APP转基因鼠脑微血管壁的Aβ沉积，从而改善AD小鼠的学习和记忆能力。何勋等[19]以益肾调督法为治疗原则，采用针刺加灸百会穴与双侧肾俞的治疗方法，作用于AD模型大鼠，发现“益肾调督”法针灸治疗，可以明显上调Mfn1和Mfn2的水平，改善海马神经元线粒体动力学的异常。

4.结语及展望

现阶段，对于线粒体自噬发生的主要机制在于线粒体融合与分裂，线粒体缺氧及线粒体膜电位的变化，对于这些机制的研究日趋完善，在线粒体与AD的关系研究上也日渐成熟，而针灸对于线粒体的调节作用仍然处于初步阶段，目前仅仅粗略的研究了线粒体融合与分裂的过程，对于线粒体缺氧的状态略有涉及，而对于针灸在调节机体这一整体的同时是否能调控线粒体自身膜电位的变化，针灸对AD线粒体自噬的调节机制，仍然需要进一步的研究。

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