针灸与穴位作用机制的最新研究进展_来自哈佛大学医学院 01针灸和穴位的生物学基础 02针灸抗炎的神经生物学基础

2020年8月12日,美国哈佛大学的科学家在《神经元》杂志发表论文,部分的解释了针灸的作用基础,特别是通过两个不同穴位的比较,解释了为什么针灸不同穴位能起到不同的作用 。

简单来说,哈佛大学的马秋富实验室重点关注了两个穴位——位于小鼠后腿上的足三里和位于小鼠腹部的天枢穴。他们发现,用电针刺激天枢穴或者足三里,都能很好地减轻小鼠的败血症病情,把患病小鼠的死亡率降低2/3。

但是两个穴位对针灸的反应,却存在很微妙的区别。具体来说,刺激足三里只需要0.5mA的微弱电流,而且不管是小鼠得败血症之前预先刺激,还是得病之后再刺激,治疗疾病的效果都不错。相反,如果刺激天枢穴的话,就一定要3mA的高强度电流才管用,而且一定要发病前预先刺激,发病以后再刺激反而会让病情恶化。

换句话说,下针的部位、下针的强度和下针的时机,三者共同性决定了针灸的效果。而这些指标,本来就是针灸技艺里特别重要的。

为什么会存在这些区别呢?

马秋富教授的团队对此做出了一些解释。他们证明,在不同的部位下针,激活的是不同的神经系统的组成部分。低强度刺激足三里,能够通过迷走神经系统刺激肾上腺分泌多巴胺等神经信号分子,起到降低炎症反应的作用;而高强度刺激天枢穴,则是通过刺激脾脏去甲肾上腺素的分泌来调节炎症反应。如果分别杀死这些神经细胞,针灸这两个穴位的作用就会消失。

换句话说,所谓的不同穴位,其实就是能够和不同的神经系统产生联系的身体位置。这样看来,传统医学里那么多的穴位、复杂的针灸手法,可能就是为了保证在合适的时机、合适的位置,对人体的神经系统进行合适强度的刺激。这应该是生物学家能对针灸做出的比较合理的解释了。

那为什么针灸足三里就能刺激到迷走神经呢?其他的穴位行不行?

2021年10月28日,来自同一实验室的一篇论文发表在《自然》杂志,把这个缺环漂亮的补上了。

电针刺激足三里穴,能激活这个穴位下方筋膜组织里的Prokr2阳性的神经细胞的末梢。这群神经细胞被激活后,将信号沿脊髓向上传输到大脑中,激活迷走神经,然后再通过迷走神经末梢激活肾上腺,释放包括去甲肾上腺素、肾上腺素、多巴胺在内的激素分子进入血液,起到减轻全身炎症反应,治疗败血症的效果。

哪怕是同一个足三里穴位,如果只刺激浅层的表皮,或者把负责传输筋膜组织刺激信号的神经纤维剪断,让针刺的信号无法传输到脊髓,那穴位的抗炎效果就没有了。把刺激部位改到小腿后侧的承筋穴位置、小腿腓肠肌位置或者大腿半腱肌位置,也没有看到抗炎效果。而这些区域的共同点就是,它们都没有什么Prokr2阳性的神经细胞的末梢。

相反,研究者们还测试了一个距离足三里很远但也有大量Prokr2阳性的神经细胞末梢的穴位——小鼠前肢的手三里穴,也能看到类似刺激足三里的疗效。这就是说,至少针对针灸抗炎症这个治疗目标,Prokr2阳性的神经细胞的末梢的分布为我们提供了一个预测性很好的生物学标志。

上面是我做的一个转述与总结,来源是我在得到app上听浙江大学王立铭教授的先后两篇介绍,下面是这两篇文章的原文。

01针灸和穴位的生物学基础

虽然中医这个话题太大、争议太多,但是一直以来,很多人都在努力把它纳入现代科学体系。其中最重要的两个方向,一个是用化学手段分析中药,从传统中草药里提取单一的有效成分并开发成药物。其中包括青蒿素、麻黄碱等成功案例,咱们这里就不多讨论了。另一个就是对针灸的研究,特别是搞清楚在什么部位、什么时间、用多大强度的针刺,能起到什么效果,这种效果又是如何实现的。

2014年,一项发表在《自然-医学》杂志的研究,首次发现了针灸对于败血症的治疗作用。

败血症是一种人类世界里死亡率很高的疾病,往往由全身性的细菌感染引起。人体免疫系统没有能力及时清除细菌,导致全身各个器官严重的免疫反应,引发持续的高烧、肝脾肿大、神智涣散乃至死亡。研究者们在小鼠身上模拟了人类败血症后发现,在小鼠的足三里穴,也就是小鼠后腿膝关节下面4毫米处的一个特定位置,插入很细的电极并通电刺激,模拟针灸的效果,可以有效缓解小鼠的败血症症状,降低死亡率 [5]。

到了2016年,研究者们在人体当中也发现了类似的现象。用电针刺激人体迷走神经,能够有效降低身体的免疫反应,缓解类风湿关节炎的症状 [6]。

从某种程度上说,这些研究已经部分证明,针灸这门古老的技艺可能确实有一些临床价值。但是从根本上说,我们还不太清楚针灸到底是通过什么生物学过程发挥作用的。

在中医理论里,经络是运行气血、贯通人体五脏六腑的通道,而穴位则是经络上重要的节点。只有在特定的穴位下针,影响特定经络的运行规律,才能起到预想的作用。但是,现代生物学并没有找到所谓的经络、穴位这种东西到底有没有可靠的物质基础。既然不知道穴位到底是什么,在不同地方针灸到底有什么区别,也就成了一个悬而未决的问题。

2020年8月12日,美国哈佛大学的科学家在《神经元》杂志发表论文,部分的解释了针灸的作用基础,特别是通过两个不同穴位的比较,解释了为什么针灸不同穴位能起到不同的作用 [7]。

这项研究的设计非常复杂,这里我为你提炼一下精髓。简单来说,哈佛大学的马秋富实验室重点关注了两个穴位——位于小鼠后腿上的足三里和位于小鼠腹部的天枢穴。他们发现,用电针刺激天枢穴或者足三里,都能很好地减轻小鼠的败血症病情,把患病小鼠的死亡率降低2/3。

但是两个穴位对针灸的反应,却存在很微妙的区别。具体来说,刺激足三里只需要0.5mA的微弱电流,而且不管是小鼠得败血症之前预先刺激,还是得病之后再刺激,治疗疾病的效果都不错。相反,如果刺激天枢穴的话,就一定要3mA的高强度电流才管用,而且一定要发病前预先刺激,发病以后再刺激反而会让病情恶化。

换句话说,下针的部位、下针的强度和下针的时机,三者共同性决定了针灸的效果。而这些指标,本来就是针灸技艺里特别重要的。从这个角度说,这项研究虽然不能说是给传统针灸技艺背书,但至少说明传统针灸经验里的很多关注点可能还真是有现实意义的。

为什么会存在这些区别呢?

马秋富教授的团队对此做出了一些解释。他们证明,在不同的部位下针,激活的是不同的神经系统的组成部分。低强度刺激足三里,能够通过迷走神经系统刺激肾上腺分泌多巴胺等神经信号分子,起到降低炎症反应的作用;而高强度刺激天枢穴,则是通过刺激脾脏去甲肾上腺素的分泌来调节炎症反应。如果分别杀死这些神经细胞,针灸这两个穴位的作用就会消失。

换句话说,所谓的不同穴位,其实就是能够和不同的神经系统产生联系的身体位置。这样看来,传统医学里那么多的穴位、复杂的针灸手法,可能就是为了保证在合适的时机、合适的位置,对人体的神经系统进行合适强度的刺激。这应该是生物学家能对针灸做出的比较合理的解释了。

当然,传统医学主要是对经验的总结。既然是对经验的总结,里面一定是鱼龙混杂,因为古代医生很难判断什么经验是真正有效的、什么经验仅仅是偶然的巧合甚至是完全错误的。打个比方,一包草药煮好喝下去,或者一针扎下去,患者觉得舒服多了,很多时候医生们并不知道到底是草药或者针灸的作用,还是安慰剂效应,又或者患者的疾病本来就会慢慢好转。也正是因为这样,很多研究者一直努力用现代科学和医学的逻辑重新梳理和检验传统医学的经验,去粗取精,去伪存真。

就拿这项研究来说吧,对于我而言,一个特别重要的启发是该如何定义穴位。

传统医学的实践里,很多穴位的具体位置是挺模糊甚至存在争议的。比如足三里,大致位置在膝盖骨外侧下方凹陷往下约4指宽的地方。不同的患者、不同的医生,可能找到的足三里位置都有细微的差别。还有些穴位,甚至不同医书的记载都无法统一。既然是这样,我们有没有办法给穴位做出一套客观的定义标准呢?

拿足三里和天枢穴做例子吧。现在我们知道,这两个穴位能够激活不同的神经系统组分、降低炎症反应。可它们到底是怎么和不同的神经系统组分联系起来的?是不是因为这两个穴位的皮肤下面分布着很多特殊的神经末梢,能够传递特殊的神经信号?如果确实如此,穴位的位置是不是可以干脆根据这些神经末梢的分布来定义?做个CT扫描就能定位,不需要用类似几根手指宽这样的模糊描述了。

类似的,我们是不是还能发现一些新的穴位,也就是那些和特定神经系统有紧密联系的身体表面部位?还有,除了减少炎症反应,刺激穴位还有没有别的功效?这些功效背后的原理是什么?除了刺激神经系统,穴位还有没有别的作用机制……

你看,这就是这项研究让我兴奋的地方。就像屠呦呦根据传统医书的记载,从青蒿里提取出了疟疾特效药青蒿素一样,也许从这项研究开始,我们也将慢慢把传统的针灸技艺里的精华纳入现代化的系统中来。

02针灸抗炎的神经生物学基础

在2020年9月的第19期《巡山报告》里,我就为你介绍过一项相关的研究。当时,美国哈佛大学的马秋富实验室在《神经元》杂志发表了一篇论文。他们发现,用电针模拟针灸的效果,轻度刺激小鼠的足三里穴位,也就是小鼠后腿膝关节下面4毫米处的一个特定位置,能很好地控制小鼠身体的炎症反应,减轻小鼠的败血症病情,将患病小鼠的死亡率降低2/3。

同时,他们进一步证明了,这种降低炎症反应的效果是通过刺激迷走神经系统、影响肾上腺分泌多巴胺等神经信号分子来实现的。相比之下,用电针方法刺激小鼠腹部的另一个穴位——天枢穴,虽然也能降低炎症反应,但不管是刺激强度、刺激时间还是作用机制,都和刺激足三里穴完全不同 [1] 。

当时我们提到,虽然这项研究还无法帮助我们彻底搞清针灸的原理,但很可能为我们解释传统医学中“穴位”这个重要概念打开了大门。

比如,在传统医学中,人们定义足三里穴时需要一套模糊的描述,叫“犊鼻下3寸,犊鼻与解溪连线上”,大概就是膝盖外侧下面四根手指宽度的地方。这种描述既不精确也不定量。

但根据上面的研究,也许足三里可以这么定义:它的位置在膝盖外侧下方,如果你在正确的位置用电针加以刺激,就能够激活迷走神经和肾上腺。这样一来,我们就可以通过效果倒推出这个穴位的精确位置,并进一步研究它到底是通过什么方式实现这个效果的。

而想要完成这个工作,研究者们还有一个重要的问题没搞清楚——为什么对足三里位置的刺激能激活迷走神经,而刺激天枢位置就不行?虽然迷走神经是人体12对脑神经中长度最长、分布最广的一个,但也不直接伸展到人的四肢啊!于是,想要从刚才的研究出发给穴位下一个更科学的定义,研究者们还需要搞清楚足三里和迷走神经之间的关系。

2021年10月28日,来自同一实验室的一篇论文发表在《自然》杂志,把这个缺环漂亮的补上了。

最开始,研究者们猜测,对足三里位置的刺激想要影响迷走神经的活动,需要一群神经细胞作为中介。这种神经细胞能够检测到对腿部特定部位的刺激,还能把刺激信号传输进入大脑,在大脑里和迷走神经完成信息的“接力”。

而恰好在2013年,这个实验室曾经发现过这么一群符合条件的细胞。这些神经细胞共同表达一个分子标记Prokr2,我们就叫它“Prokr2阳性的神经细胞”吧。它们的细胞核位于老鼠脊髓,和小鼠的脑部有畅通的通讯方式;而负责收集信号的神经末梢,可以伸展到老鼠腿部 [3]。因此,研究者们就选择从这群神经元入手展开研究。

首先,他们用基因工程学的方法制备了能够稳定标记Prokr2阳性神经细胞的小鼠,并且证明了,这群神经细胞位于小鼠脊髓外侧部位的背根神经节区域。而这群细胞的神经末梢,密集的出现在小鼠小腿深处的筋膜组织附近。相反,在腹部,也就是天枢穴所在的区域,就没有看到这群神经细胞的末梢。这么看的话,这群Prokr2阳性的神经细胞确实可能是区分足三里穴和天枢穴的关键所在。

为了进一步证明这一点,研究者又做了两件事:

一方面,他们用遗传学方法杀死了这群Prokr2阳性的神经细胞,结果发现,针灸抗炎症的效果基本消失了。电针刺激足三里位置无法引起各种抗炎激素,包括去甲肾上腺素、肾上腺素和多巴胺的释放;也无法降低血液中的炎症因子;更无法挽救败血症小鼠的生命。

另一方面,他们又绕过电针的物理刺激,用蓝光远程激活同一群神经细胞。结果发现,激活Prokr2阳性的神经细胞就可以模拟出刺激肾上腺、降低炎症因子、治疗败血症的效果。

两个实验共同证明了,针灸足三里治疗败血症的作用完全依赖于对这群Prokr2阳性的神经细胞的刺激。

这里,我再试着总结一下这项研究的发现:

电针刺激足三里穴,能激活这个穴位下方筋膜组织里的Prokr2阳性的神经细胞的末梢。这群神经细胞被激活后,将信号沿脊髓向上传输到大脑中,激活迷走神经,然后再通过迷走神经末梢激活肾上腺,释放包括去甲肾上腺素、肾上腺素、多巴胺在内的激素分子进入血液,起到减轻全身炎症反应,治疗败血症的效果。

接下来,到了最关键的地方:既然如此,我们是不是可以用Prokr2阳性的神经细胞的末梢的位置来给包括足三里在内的穴位一个更客观和精确的定义呢?

说得直白一点,如果我们的推测正确,我们会看到这样的结果:一个给定的身体位置,如果筋膜组织里存在Prokr2阳性的神经细胞的末梢,它就可能是一个能够抗炎症的“穴位”;反之就不行。

结果也确实如此。

哪怕是同一个足三里穴位,如果只刺激浅层的表皮,或者把负责传输筋膜组织刺激信号的神经纤维剪断,让针刺的信号无法传输到脊髓,那穴位的抗炎效果就没有了。把刺激部位改到小腿后侧的承筋穴位置、小腿腓肠肌位置或者大腿半腱肌位置,也没有看到抗炎效果。而这些区域的共同点就是,它们都没有什么Prokr2阳性的神经细胞的末梢。

相反,研究者们还测试了一个距离足三里很远但也有大量Prokr2阳性的神经细胞末梢的穴位——小鼠前肢的手三里穴,也能看到类似刺激足三里的疗效。这就是说,至少针对针灸抗炎症这个治疗目标,Prokr2阳性的神经细胞的末梢的分布为我们提供了一个预测性很好的生物学标志。

到这里,这项研究的内容就给你介绍完了。我想再强调一次:这项研究的意义,不光是为针灸足三里的疗效提供了一个生物学解释,更在于它为如何定义穴位、研究穴位、进一步探索针灸的医学价值,提供了一个入口。

传统针灸技艺的核心在于,用很细的针精确刺激人体表面的某些部位,能够对相距遥远的人体器官,甚至是人体的整体生理状态产生显著影响。

但是想要解释这种远程性和系统性的作用,在现代生物学的范畴里,我们能找到的东西主要就是五样——神经、内分泌、情绪、免疫、代谢。

说得更具体一点,人体的神经末梢遍布全身,而激素信号一旦进入人体循环系统,也会对人体产生远程和系统性的作用。在这些系统性的作用中,情绪状态,比如开心和抑郁、清醒和困乏;免疫状态,比如我们常说的抵抗力、免疫力;还有代谢状态,比如饥饿和饱足、运动和静止,都和健康密切相关。

从这个角度说,针灸的作用很可能就是刺激其中一个系统,比如神经,然后对其他系统,比如内分泌系统,产生影响,从而对健康和疾病状态,比如炎症反应和败血症,产生干预。

顺着这个逻辑推演,我们也许会开辟出一条走向系统医学的新路。

我们知道,世界各国传统医学的基本观念都是把人体看成一个复杂系统,把疾病看成是系统某些状态的失灵,然后试图通过某种方式干预系统、使之回归正轨。

现代科学出现以后,这套理念逐渐被还原主义取代。今天人们谈起人体,谈起疾病,更自然的方式是把人体看成一架精密的机器,把疾病看成是机器某个特定部件的失灵,做法则是找到这个失灵部件,尽可能精确地修复或者替换它。

请注意,这两套观念本身谈不上谁对谁错,关键在于谁对认知和治疗疾病提供了更有价值的信息。

在过去100多年时间里,当然是后面这套方法展现了前所未有的力量和价值。传统医学这套系统角度的理解方式,就像我们前面说的,往往太粗糙,太模糊,也没有太强的预测性。

而我们这次讨论的研究,为两者的结合找到了一个非常精妙的切入点。也许,我们可以在现代生物学和医学知识的支持下,再次整理传统医学的发现,舍弃其中模糊、玄乎和错误的地方,把其中正确的实践经验和理论用科学的语言和世界观重新解释。

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