鍼灸與穴位作用機制的最新研究進展_來自哈佛大學醫學院 01鍼灸和穴位的生物學基礎 02鍼灸抗炎的神經生物學基礎

2020年8月12日,美國哈佛大學的科學家在《神經元》雜誌發表論文,部分的解釋了鍼灸的作用基礎,特別是通過兩個不同穴位的比較,解釋了爲什麼鍼灸不同穴位能起到不同的作用 。

簡單來說,哈佛大學的馬秋富實驗室重點關注了兩個穴位——位於小鼠後腿上的足三裏和位於小鼠腹部的天樞穴。他們發現,用電針刺激天樞穴或者足三裏,都能很好地減輕小鼠的敗血症病情,把患病小鼠的死亡率降低2/3。

但是兩個穴位對針灸的反應,卻存在很微妙的區別。具體來說,刺激足三裏只需要0.5mA的微弱電流,而且不管是小鼠得敗血症之前預先刺激,還是得病之後再刺激,治療疾病的效果都不錯。相反,如果刺激天樞穴的話,就一定要3mA的高強度電流才管用,而且一定要發病前預先刺激,發病以後再刺激反而會讓病情惡化。

換句話說,下針的部位、下針的強度和下針的時機,三者共同性決定了鍼灸的效果。而這些指標,本來就是鍼灸技藝裏特別重要的。

爲什麼會存在這些區別呢?

馬秋富教授的團隊對此做出了一些解釋。他們證明,在不同的部位下針,激活的是不同的神經系統的組成部分。低強度刺激足三裏,能夠通過迷走神經系統刺激腎上腺分泌多巴胺等神經信號分子,起到降低炎症反應的作用;而高強度刺激天樞穴,則是通過刺激脾臟去甲腎上腺素的分泌來調節炎症反應。如果分別殺死這些神經細胞,鍼灸這兩個穴位的作用就會消失。

換句話說,所謂的不同穴位,其實就是能夠和不同的神經系統產生聯繫的身體位置。這樣看來,傳統醫學裏那麼多的穴位、複雜的鍼灸手法,可能就是爲了保證在合適的時機、合適的位置,對人體的神經系統進行合適強度的刺激。這應該是生物學家能對針灸做出的比較合理的解釋了。

那爲什麼鍼灸足三裏就能刺激到迷走神經呢?其他的穴位行不行?

2021年10月28日,來自同一實驗室的一篇論文發表在《自然》雜誌,把這個缺環漂亮的補上了。

電針刺激足三裏穴,能激活這個穴位下方筋膜組織裏的Prokr2陽性的神經細胞的末梢。這羣神經細胞被激活後,將信號沿脊髓向上傳輸到大腦中,激活迷走神經,然後再通過迷走神經末梢激活腎上腺,釋放包括去甲腎上腺素、腎上腺素、多巴胺在內的激素分子進入血液,起到減輕全身炎症反應,治療敗血症的效果。

哪怕是同一個足三裏穴位,如果只刺激淺層的表皮,或者把負責傳輸筋膜組織刺激信號的神經纖維剪斷,讓針刺的信號無法傳輸到脊髓,那穴位的抗炎效果就沒有了。把刺激部位改到小腿後側的承筋穴位置、小腿腓腸肌位置或者大腿半腱肌位置,也沒有看到抗炎效果。而這些區域的共同點就是,它們都沒有什麼Prokr2陽性的神經細胞的末梢。

相反,研究者們還測試了一個距離足三裏很遠但也有大量Prokr2陽性的神經細胞末梢的穴位——小鼠前肢的手三裏穴,也能看到類似刺激足三裏的療效。這就是說,至少針對鍼灸抗炎症這個治療目標,Prokr2陽性的神經細胞的末梢的分佈爲我們提供了一個預測性很好的生物學標誌。

上面是我做的一個轉述與總結,來源是我在得到app上聽浙江大學王立銘教授的先後兩篇介紹,下面是這兩篇文章的原文。

01鍼灸和穴位的生物學基礎

雖然中醫這個話題太大、爭議太多,但是一直以來,很多人都在努力把它納入現代科學體系。其中最重要的兩個方向,一個是用化學手段分析中藥,從傳統中草藥裏提取單一的有效成分並開發成藥物。其中包括青蒿素、麻黃鹼等成功案例,咱們這裏就不多討論了。另一個就是對針灸的研究,特別是搞清楚在什麼部位、什麼時間、用多大強度的針刺,能起到什麼效果,這種效果又是如何實現的。

2014年,一項發表在《自然-醫學》雜誌的研究,首次發現了鍼灸對於敗血症的治療作用。

敗血症是一種人類世界裏死亡率很高的疾病,往往由全身性的細菌感染引起。人體免疫系統沒有能力及時清除細菌,導致全身各個器官嚴重的免疫反應,引發持續的高燒、肝脾腫大、神智渙散乃至死亡。研究者們在小鼠身上模擬了人類敗血症後發現,在小鼠的足三裏穴,也就是小鼠後腿膝關節下面4毫米處的一個特定位置,插入很細的電極並通電刺激,模擬鍼灸的效果,可以有效緩解小鼠的敗血症症狀,降低死亡率 [5]。

到了2016年,研究者們在人體當中也發現了類似的現象。用電針刺激人體迷走神經,能夠有效降低身體的免疫反應,緩解類風溼關節炎的症狀 [6]。

從某種程度上說,這些研究已經部分證明,鍼灸這門古老的技藝可能確實有一些臨牀價值。但是從根本上說,我們還不太清楚鍼灸到底是通過什麼生物學過程發揮作用的。

在中醫理論裏,經絡是運行氣血、貫通人體五臟六腑的通道,而穴位則是經絡上重要的節點。只有在特定的穴位下針,影響特定經絡的運行規律,才能起到預想的作用。但是,現代生物學並沒有找到所謂的經絡、穴位這種東西到底有沒有可靠的物質基礎。既然不知道穴位到底是什麼,在不同地方針灸到底有什麼區別,也就成了一個懸而未決的問題。

2020年8月12日,美國哈佛大學的科學家在《神經元》雜誌發表論文,部分的解釋了鍼灸的作用基礎,特別是通過兩個不同穴位的比較,解釋了爲什麼鍼灸不同穴位能起到不同的作用 [7]。

這項研究的設計非常複雜,這裏我爲你提煉一下精髓。簡單來說,哈佛大學的馬秋富實驗室重點關注了兩個穴位——位於小鼠後腿上的足三裏和位於小鼠腹部的天樞穴。他們發現,用電針刺激天樞穴或者足三裏,都能很好地減輕小鼠的敗血症病情,把患病小鼠的死亡率降低2/3。

但是兩個穴位對針灸的反應,卻存在很微妙的區別。具體來說,刺激足三裏只需要0.5mA的微弱電流,而且不管是小鼠得敗血症之前預先刺激,還是得病之後再刺激,治療疾病的效果都不錯。相反,如果刺激天樞穴的話,就一定要3mA的高強度電流才管用,而且一定要發病前預先刺激,發病以後再刺激反而會讓病情惡化。

換句話說,下針的部位、下針的強度和下針的時機,三者共同性決定了鍼灸的效果。而這些指標,本來就是鍼灸技藝裏特別重要的。從這個角度說,這項研究雖然不能說是給傳統鍼灸技藝背書,但至少說明傳統鍼灸經驗裏的很多關注點可能還真是有現實意義的。

爲什麼會存在這些區別呢?

馬秋富教授的團隊對此做出了一些解釋。他們證明,在不同的部位下針,激活的是不同的神經系統的組成部分。低強度刺激足三裏,能夠通過迷走神經系統刺激腎上腺分泌多巴胺等神經信號分子,起到降低炎症反應的作用;而高強度刺激天樞穴,則是通過刺激脾臟去甲腎上腺素的分泌來調節炎症反應。如果分別殺死這些神經細胞,鍼灸這兩個穴位的作用就會消失。

換句話說,所謂的不同穴位,其實就是能夠和不同的神經系統產生聯繫的身體位置。這樣看來,傳統醫學裏那麼多的穴位、複雜的鍼灸手法,可能就是爲了保證在合適的時機、合適的位置,對人體的神經系統進行合適強度的刺激。這應該是生物學家能對針灸做出的比較合理的解釋了。

當然,傳統醫學主要是對經驗的總結。既然是對經驗的總結,裏面一定是魚龍混雜,因爲古代醫生很難判斷什麼經驗是真正有效的、什麼經驗僅僅是偶然的巧合甚至是完全錯誤的。打個比方,一包草藥煮好喝下去,或者一針紮下去,患者覺得舒服多了,很多時候醫生們並不知道到底是草藥或者鍼灸的作用,還是安慰劑效應,又或者患者的疾病本來就會慢慢好轉。也正是因爲這樣,很多研究者一直努力用現代科學和醫學的邏輯重新梳理和檢驗傳統醫學的經驗,去粗取精,去僞存真。

就拿這項研究來說吧,對於我而言,一個特別重要的啓發是該如何定義穴位。

傳統醫學的實踐裏,很多穴位的具體位置是挺模糊甚至存在爭議的。比如足三裏,大致位置在膝蓋骨外側下方凹陷往下約4指寬的地方。不同的患者、不同的醫生,可能找到的足三裏位置都有細微的差別。還有些穴位,甚至不同醫書的記載都無法統一。既然是這樣,我們有沒有辦法給穴位做出一套客觀的定義標準呢?

拿足三裏和天樞穴做例子吧。現在我們知道,這兩個穴位能夠激活不同的神經系統組分、降低炎症反應。可它們到底是怎麼和不同的神經系統組分聯繫起來的?是不是因爲這兩個穴位的皮膚下面分佈着很多特殊的神經末梢,能夠傳遞特殊的神經信號?如果確實如此,穴位的位置是不是可以乾脆根據這些神經末梢的分佈來定義?做個CT掃描就能定位,不需要用類似幾根手指寬這樣的模糊描述了。

類似的,我們是不是還能發現一些新的穴位,也就是那些和特定神經系統有緊密聯繫的身體表面部位?還有,除了減少炎症反應,刺激穴位還有沒有別的功效?這些功效背後的原理是什麼?除了刺激神經系統,穴位還有沒有別的作用機制……

你看,這就是這項研究讓我興奮的地方。就像屠呦呦根據傳統醫書的記載,從青蒿里提取出了瘧疾特效藥青蒿素一樣,也許從這項研究開始,我們也將慢慢把傳統的鍼灸技藝裏的精華納入現代化的系統中來。

02鍼灸抗炎的神經生物學基礎

在2020年9月的第19期《巡山報告》裏,我就爲你介紹過一項相關的研究。當時,美國哈佛大學的馬秋富實驗室在《神經元》雜誌發表了一篇論文。他們發現,用電針模擬鍼灸的效果,輕度刺激小鼠的足三裏穴位,也就是小鼠後腿膝關節下面4毫米處的一個特定位置,能很好地控制小鼠身體的炎症反應,減輕小鼠的敗血症病情,將患病小鼠的死亡率降低2/3。

同時,他們進一步證明了,這種降低炎症反應的效果是通過刺激迷走神經系統、影響腎上腺分泌多巴胺等神經信號分子來實現的。相比之下,用電針方法刺激小鼠腹部的另一個穴位——天樞穴,雖然也能降低炎症反應,但不管是刺激強度、刺激時間還是作用機制,都和刺激足三裏穴完全不同 [1] 。

當時我們提到,雖然這項研究還無法幫助我們徹底搞清鍼灸的原理,但很可能爲我們解釋傳統醫學中“穴位”這個重要概念打開了大門。

比如,在傳統醫學中,人們定義足三裏穴時需要一套模糊的描述,叫“犢鼻下3寸,犢鼻與解溪連線上”,大概就是膝蓋外側下面四根手指寬度的地方。這種描述既不精確也不定量。

但根據上面的研究,也許足三裏可以這麼定義:它的位置在膝蓋外側下方,如果你在正確的位置用電針加以刺激,就能夠激活迷走神經和腎上腺。這樣一來,我們就可以通過效果倒推出這個穴位的精確位置,並進一步研究它到底是通過什麼方式實現這個效果的。

而想要完成這個工作,研究者們還有一個重要的問題沒搞清楚——爲什麼對足三裏位置的刺激能激活迷走神經,而刺激天樞位置就不行?雖然迷走神經是人體12對腦神經中長度最長、分佈最廣的一個,但也不直接伸展到人的四肢啊!於是,想要從剛纔的研究出發給穴位下一個更科學的定義,研究者們還需要搞清楚足三裏和迷走神經之間的關係。

2021年10月28日,來自同一實驗室的一篇論文發表在《自然》雜誌,把這個缺環漂亮的補上了。

最開始,研究者們猜測,對足三裏位置的刺激想要影響迷走神經的活動,需要一羣神經細胞作爲中介。這種神經細胞能夠檢測到對腿部特定部位的刺激,還能把刺激信號傳輸進入大腦,在大腦裏和迷走神經完成信息的“接力”。

而恰好在2013年,這個實驗室曾經發現過這麼一羣符合條件的細胞。這些神經細胞共同表達一個分子標記Prokr2,我們就叫它“Prokr2陽性的神經細胞”吧。它們的細胞核位於老鼠脊髓,和小鼠的腦部有暢通的通訊方式;而負責收集信號的神經末梢,可以伸展到老鼠腿部 [3]。因此,研究者們就選擇從這羣神經元入手展開研究。

首先,他們用基因工程學的方法制備了能夠穩定標記Prokr2陽性神經細胞的小鼠,並且證明了,這羣神經細胞位於小鼠脊髓外側部位的背根神經節區域。而這羣細胞的神經末梢,密集的出現在小鼠小腿深處的筋膜組織附近。相反,在腹部,也就是天樞穴所在的區域,就沒有看到這羣神經細胞的末梢。這麼看的話,這羣Prokr2陽性的神經細胞確實可能是區分足三裏穴和天樞穴的關鍵所在。

爲了進一步證明這一點,研究者又做了兩件事:

一方面,他們用遺傳學方法殺死了這羣Prokr2陽性的神經細胞,結果發現,鍼灸抗炎症的效果基本消失了。電針刺激足三裏位置無法引起各種抗炎激素,包括去甲腎上腺素、腎上腺素和多巴胺的釋放;也無法降低血液中的炎症因子;更無法挽救敗血症小鼠的生命。

另一方面,他們又繞過電針的物理刺激,用藍光遠程激活同一羣神經細胞。結果發現,激活Prokr2陽性的神經細胞就可以模擬出刺激腎上腺、降低炎症因子、治療敗血症的效果。

兩個實驗共同證明了,鍼灸足三裏治療敗血症的作用完全依賴於對這羣Prokr2陽性的神經細胞的刺激。

這裏,我再試着總結一下這項研究的發現:

電針刺激足三裏穴,能激活這個穴位下方筋膜組織裏的Prokr2陽性的神經細胞的末梢。這羣神經細胞被激活後,將信號沿脊髓向上傳輸到大腦中,激活迷走神經,然後再通過迷走神經末梢激活腎上腺,釋放包括去甲腎上腺素、腎上腺素、多巴胺在內的激素分子進入血液,起到減輕全身炎症反應,治療敗血症的效果。

接下來,到了最關鍵的地方:既然如此,我們是不是可以用Prokr2陽性的神經細胞的末梢的位置來給包括足三裏在內的穴位一個更客觀和精確的定義呢?

說得直白一點,如果我們的推測正確,我們會看到這樣的結果:一個給定的身體位置,如果筋膜組織裏存在Prokr2陽性的神經細胞的末梢,它就可能是一個能夠抗炎症的“穴位”;反之就不行。

結果也確實如此。

哪怕是同一個足三裏穴位,如果只刺激淺層的表皮,或者把負責傳輸筋膜組織刺激信號的神經纖維剪斷,讓針刺的信號無法傳輸到脊髓,那穴位的抗炎效果就沒有了。把刺激部位改到小腿後側的承筋穴位置、小腿腓腸肌位置或者大腿半腱肌位置,也沒有看到抗炎效果。而這些區域的共同點就是,它們都沒有什麼Prokr2陽性的神經細胞的末梢。

相反,研究者們還測試了一個距離足三裏很遠但也有大量Prokr2陽性的神經細胞末梢的穴位——小鼠前肢的手三裏穴,也能看到類似刺激足三裏的療效。這就是說,至少針對鍼灸抗炎症這個治療目標,Prokr2陽性的神經細胞的末梢的分佈爲我們提供了一個預測性很好的生物學標誌。

到這裏,這項研究的內容就給你介紹完了。我想再強調一次:這項研究的意義,不光是爲鍼灸足三裏的療效提供了一個生物學解釋,更在於它爲如何定義穴位、研究穴位、進一步探索鍼灸的醫學價值,提供了一個入口。

傳統鍼灸技藝的核心在於,用很細的針精確刺激人體表面的某些部位,能夠對相距遙遠的人體器官,甚至是人體的整體生理狀態產生顯著影響。

但是想要解釋這種遠程性和系統性的作用,在現代生物學的範疇裏,我們能找到的東西主要就是五樣——神經、內分泌、情緒、免疫、代謝。

說得更具體一點,人體的神經末梢遍佈全身,而激素信號一旦進入人體循環系統,也會對人體產生遠程和系統性的作用。在這些系統性的作用中,情緒狀態,比如開心和抑鬱、清醒和睏乏;免疫狀態,比如我們常說的抵抗力、免疫力;還有代謝狀態,比如飢餓和飽足、運動和靜止,都和健康密切相關。

從這個角度說,鍼灸的作用很可能就是刺激其中一個系統,比如神經,然後對其他系統,比如內分泌系統,產生影響,從而對健康和疾病狀態,比如炎症反應和敗血症,產生干預。

順着這個邏輯推演,我們也許會開闢出一條走向系統醫學的新路。

我們知道,世界各國傳統醫學的基本觀念都是把人體看成一個複雜系統,把疾病看成是系統某些狀態的失靈,然後試圖通過某種方式干預系統、使之迴歸正軌。

現代科學出現以後,這套理念逐漸被還原主義取代。今天人們談起人體,談起疾病,更自然的方式是把人體看成一架精密的機器,把疾病看成是機器某個特定部件的失靈,做法則是找到這個失靈部件,儘可能精確地修復或者替換它。

請注意,這兩套觀念本身談不上誰對誰錯,關鍵在於誰對認知和治療疾病提供了更有價值的信息。

在過去100多年時間裏,當然是後面這套方法展現了前所未有的力量和價值。傳統醫學這套系統角度的理解方式,就像我們前面說的,往往太粗糙,太模糊,也沒有太強的預測性。

而我們這次討論的研究,爲兩者的結合找到了一個非常精妙的切入點。也許,我們可以在現代生物學和醫學知識的支持下,再次整理傳統醫學的發現,捨棄其中模糊、玄乎和錯誤的地方,把其中正確的實踐經驗和理論用科學的語言和世界觀重新解釋。

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