針灸對機體代謝組學的影響機制探討及差異性比較※

張 馳 肖 玲 劉 濤 劉 密 張國山* 常小榮*

（1 湖南中醫藥大學研究生院，湖南 長沙 410007；2 湖南中醫藥大學針灸推拿學院，湖南 長沙 410007）

代謝組學 (Metabolmics)首次由Nicholson教授提出；主要是應用核磁共振 (Nuclear Magnetic Resonance，NMR)等技術對生物體系（細胞、組織或生物體）代謝產物中相應的生物標志物進行定量檢測分析[1-4]；以此發現其在受刺激時，涉及的代謝通路中關鍵的內源性代謝產物的時間變化規律。簡而言之，代謝組學是一種以生物體系局部代謝的產物變化來反映出其整體代謝組學變化的系統生物學研究方法，最終來揭示生命活動代謝的本質。

針刺與艾灸均是以經絡腧穴理論為基礎，通過刺激人體的經絡、腧穴或特定部位，以此來達到防治疾病目的的中醫外治療法。針刺是利用特制的金屬針具對特定腧穴進行刺激，屬機械性刺激，具有由點及線、由淺入深、靶點較小、范圍較窄的刺激特點，與生物力學關系密切，其臨床作用以調和陰陽、扶正祛邪、疏通經絡、行氣活血等為主。艾灸是借助艾絨燃燒時產生的火熱作用力對特定腧穴進行刺激，屬溫熱性刺激，具有由點及面、由中散邊、靶點較大、范圍較廣的刺激特點，與生物傳熱學關系密切，其臨床作用以溫通經絡、行氣活血、祛濕逐寒、消腫散結、回陽救逆及防病保健等為主。由此可見，同是作用于經絡腧穴的兩種外治療法，因刺激方式的不同，其臨床作用也各有優勢；但對其具體治病機理以及本質上的差異尚不明確，現以針灸起效時機體的代謝組學變化展開論述。

1 針刺對機體代謝組學影響的相關研究

盡管早在上個世紀就有學者提出針刺腧穴時局部可能有嘌呤信號分子ATP參與的猜想，但針刺效應的研究卻是在近幾年成為熱點。2009年英國Geoffrey Burn stock教授在《Medical Hypotheses》中提出“嘌呤信號及其受體是傳遞針灸刺激信號的重要物質”的假說[5]：針灸以機械性和溫熱性刺激作用于腧穴局部皮膚的角質細胞、成纖維細胞，使其釋放ATP（三磷酸腺苷），通過激活P2X3、P2X2/3或腺苷等嘌呤信號分子，引起末梢感覺神經的興奮，神經興奮信號經背根神經的傳導至脊髓，再在中間神經元通路的支持下傳到腦干部位，最后到達大腦皮層，產生相應的機體效應。孟智宏等[6]選取腦梗死的動物模型，對其施以針刺刺激后檢測血液中ATP的含量，結果顯示其明顯增加；ATP雖作為生物體內的直接能源物質，但其卻來源于機體攝入的其他能源物質（如糖類、脂類等）在相應酶作用下的轉化；最后在ATP酶的作用下產生熱能和動能，來維持機體的基礎代謝需求。這次實驗證實了機體在針刺的刺激下確實能發生物質代謝，而其代謝途徑中關鍵的代謝物質很有可能就與ATP有關。

此外，Tang等[7]選取大鼠的百會及涌泉穴對其進行電針刺激，在NMR技術的支持下發現大鼠體內的飽和脂肪酸、甘油三酯的含量升高，而磷脂酰膽堿及不飽和脂肪酸的含量下降。郭玲玲[8]采取與Tang相似的刺激方式，刺激結束后通過對大鼠的血漿、肝臟、腎臟HMR技術的檢測，并對生成的大鼠代謝產物譜進行分析得知：血漿中主要體現的是CH3-的變化，肝組織主要是葡萄糖含量的變化，而腎臟主要體現在磷脂膽堿和不飽和脂肪酸的調節。Wu Q等[9]對功能性消化不良患者選取足陽明胃經上的腧穴進行針刺，然后應用NMR技術觀察患者的血漿中代謝產物的變化；結果顯示葡萄糖、高密度脂蛋白、醋酸鹽、磷脂酰膽堿的含量有所增加，而亮氨酸、N-乙酰糖蛋白、乳酸鹽和低密度脂蛋白的含量下降。另外周丹[10]通過對胃潰瘍大鼠進行合募配穴針刺治療；并在治療結束后，利用LC-MS技術對提取大鼠的血清和尿液分析發現：針刺刺激不同的腧穴可產生不同的標志性代謝產物。

上述實驗結果顯示：針刺刺激機體腧穴時，不同的腧穴產生關鍵物質不同。目前主要考慮是ATP，其不僅僅作為能量物質，并能在相應酶的作用下產生相應的信號傳導分子；這些分子的信號傳導至脊髓、大腦，使其做出相應的反射釋放相應的物質或信號至機體對應部位；最終使其做出應答，達到針刺刺激的作用效果。但不可否認ATP可能僅是引起的某些腧穴局部組織物質代謝變化的關鍵物質之一；至于該過程是否存在多物質或多通道的參與還需要更多的實驗去證實。

2 艾灸對機體代謝組學影響的相關研究

王耀帥等[11]選取急性高脂血癥模型大鼠，采取艾灸干預方式來觀察施灸對腧穴皮膚物質的代謝變化，結果發現局部皮膚的縫隙連接蛋白43(Cx43)表達增加。作為細胞之間重要的通訊物質-43(Cx43)，是否是艾灸引起腧穴皮膚效應時的代謝關鍵物質，還有待進一步研究。顧一煌[12]研究發現艾灸能夠有效地促進機體肝糖原和肌糖原的分解代謝。另外，在研究艾灸對鼠線粒體功能能量代謝影響的實驗[13]中發現：異梓檬酸、葡萄糖、油酸、腺苷和膽固醇含量升高，而含量降低的有尿素、纈氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、苯丙氨酸、天冬酰胺、鳥氨酸、組氨酸、酪氨酸、色氨酸，硬脂酸和胱氨酸。周次利[14]從尿液代謝組學探討艾灸對機體影響，結果顯示：隨艾灸干預程度的增加，2，5-二羥基-1H-吲哚、3，4，5-三羥基戊酸、3，4-二羥基丁酸、3-甲基己二酸、尿囊素、D-蘇糖醇、L-蘇糖醇、蘇糖酸等物質的含量增加，而經過一段時間恢復期后，大鼠上述的尿液代謝物含量下降，表明艾灸在某種程度下能夠影響機體的代謝物濃度，還呈現出了一定的正相關聯系，證實艾灸的確能夠對機體產生一定的物質代謝的變化。隨著更深層次的研究還發現：劑量組與正常組比較，兩者的差異性代謝物存在22個，而此22個差異代謝物參與的影響最顯著的代謝通路是Vc代謝，而此主要與糖、氨基酸等代謝相關；說明艾灸可能通過影響機體的糖、氨基酸等物質的代謝來引起相應的效應，而關鍵的代謝物質很可能就與Vc有關。Vc參加體內的氧化還原反應，可以保持巰基酶的活性和谷胱甘肽的還原狀態；參與體內多種羥化反應，可以促進膠原蛋白的合成，促進膽固醇的代謝[15]。

另外，有研究發現機體在艾灸的干預影響下，葡萄糖醛酸和維生素C的含量明顯提高，機體的抗氧化及解毒效力增強。除此之外，丙酮酸也有較明顯的升高，而其是體內三大能源物質代謝的中間產物。在此實驗中，參與了三羧酸循環，纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸生物合成，丁酸甲酯代謝，丙酮酸代謝，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝，糖酵解或糖易生，半胱氨酸和蛋氨酸代謝，甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝8條代謝途徑，是差異代謝物中參與代謝途徑最多的，再次說明艾灸能夠增強機體能量的代謝。

艾灸除了能夠影響機體的能量代謝外，有研究表明，艾灸亦影響著機體的微量元素代謝[16]。陳閩等[17]在研究艾灸對鼠胃黏膜保護作用及血清銅鋅的影響時發現其顯著增加了血清中鋅的含量，同時降低銅含量及銅/鋅比值。丁氏[18]認為鋅銅在體內呈彼此消長關系，用艾灸糾正羥基脲造成的小鼠陽虛狀態后，測定其肝脾鋅銅含量，結果顯示：艾灸可提高肝脾DNA中鋅含量而降低銅含量。艾灸可降低血清銅含量，而提高血清鋅含量，其作用機制可能是通過增強足三里的消化吸收，促進鋅的吸收量，抑制銅的吸收量完成的。王氏等[19]對老年人保健灸前后頭發錳、鋅、銅、鐵、鈣的含量進行比較，發現灸后老年人頭發中錳的增加有非常顯著意義，鋅、鈣的增加有顯著意義，銅、鐵雖增加，但與灸前比較，差別不明顯。何氏[20]發現艾灸能使老年人頭發鋅的含量升高，銅的含量降低，起到調節銅鋅代謝的作用。

目前，艾灸刺激機體引起其物質代謝變化能予以肯定，卻對引起其物質代謝變化的關鍵物質缺乏統一的認識。綜上，存在如下幾種可能：某些蛋白信號分子的傳遞、某些通道開閉或銅鋅等微量元素的影響成為機體物質代謝變化的關鍵；此外，艾灸能引起機體三大能源物質間的能量交換，即此物質代謝變化過程還存在著ATP參與的可能。而在上述的針刺刺激機體實驗中，亦不能排除ATP是關鍵產物的可能；在針刺與艾灸二者之間是否存有某些聯系或差異還有待進一步挖掘。

3 針刺與艾灸的異同

早在2010年，美國Maiken Nedergraard教授在《Nature Neuroscience》發表了他最新的研究成果：嘌呤信號腺苷及A1受體在針刺腧穴的局部皮膚中參與了其信號傳導[21]；次年，《The Scientist》 報道了Geoffrey Burnstock教授對嘌呤信號的存在參與針灸信號傳遞的假說[22]，該假說描述了針刺與艾灸刺激腧穴時局部皮膚內信號傳導的本質：主要是通過嘌呤物質參與之間的信號傳導；該假說為后期的更深層次實驗研究提供了方向。為了證實該假說，范亞朋等[23]選取完全弗氏佐劑 (CFA)造模誘導形成的小鼠炎癥疼痛模型為實驗對象，研究結果證實艾灸“足三里”穴的確有顯著的鎮痛作用；并且CFA誘導的疼痛模型的小鼠在艾灸的刺激下，腧穴的局部皮膚內ATP的含量顯著提高；此時，對該部位給予ATP分解劑后，其鎮痛的效果下降；而給予ATP分解抑制劑后，其鎮痛的效果又呈上升趨勢。該實驗結果能夠初步確認：艾灸對機體的鎮痛效果是通過刺激腧穴局部，使其產生嘌呤物質來發揮作用。

而賁卉等[24]實驗研究卻得出了與此不同的結論：選取不同的刺激方式（針刺、電針、艾灸）刺激人體的腧穴時，發現腧穴局部皮膚內的一氧化氮 (Nitric Oxide，NO)含量較對照組明顯增高，另外不同的刺激方式，引起NO濃度升高的程度均不一樣：表現為艾灸組>電針組>針刺組。因此，其認為針刺、艾灸引起機體物質代謝的關鍵物質是NO。而NO是改善血液運行的重要物質，其機理是否對腧穴局部的活血化瘀作用還有待進一步研究證實。

此外，鐘歡等[25]曾做過如下實驗研究：利用NMR技術研究人體血清在針刺與艾灸的不同刺激影響下代謝的異同。從研究結果來看：針刺與艾灸對代謝物的影響即存在協同作用又有拮抗作用。兩者以同等的調節力度來比較各自對機體代謝影響的差異時發現：艾灸引起機體代謝物濃度的變化程度較針刺更大。比較二者的差異性代謝產物LDL/VLDL變化；通過引起代謝物濃度變化的趨勢來看：針刺與艾灸對血清中脂質物質代謝的調節表現出截然相反的結果；針刺能夠引起高低密度脂蛋白的降低，此結果亦在臨床中得到了驗證：針刺在治療高脂血癥時療效的肯定。在對肌酸的調節方面，針刺與艾灸也表現出不同的調節結果。針刺組的肌酸濃度顯著升高而艾灸組的濃度明顯下降。肌酸的生化效應主要是把線粒體中的能量以磷酸肌酸的形式送到肌原纖維處，以迅速補充ATP的含量，滿足機體運動的需要；構成了肌酸-磷酸肌酸能量傳遞系統[26]。在沒有外源性供給的情況下血清中肌酸水平的下降可被認為是動員到骨骼肌纖維進行能量代謝，這也可能預示著艾灸在增強肌肉能量代謝上有較明顯的優勢。艾灸與針刺對代謝物中纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸調節作用一致，但艾灸組濃度調節力度明顯低于針刺組，這三種氨基酸稱為支鏈氨基酸，亦屬于必需氨基酸。據相關研究表明：支鏈氨基酸能夠加快肌蛋白的合成代謝來促進骨骼肌的合成[27]。血清中的支鏈氨基酸的變化可能與骨骼肌合成及脂肪代謝相關。因此，艾灸對二者的影響體現在其的變化。作為體內含量最豐富的非必需氨基酸-谷氨酰胺，其代謝的主要作用是為三羧酸循環提供中間產物，亦是體內三大物質合成的前體[28]，不僅為生物合成提供原料，也為細胞代謝提供能量[29]；通過對其在被針刺與艾灸調節能力的實驗發現，針刺與艾灸均能使其顯著升高，且艾灸的作用效果遠大于針刺。

綜上所述，針刺、艾灸均能引起機體物質代謝并產生某些效應；在目前的實驗研究中發現產生效應的機制以ATP的起始參與為主，尤其是腧穴局部細胞內的線粒體；但ATP并非唯一的關鍵物質，還發現包括嘌呤類物質、NO、微量元素等在內的其他物質。但針灸二者產生效應是否存在路徑和大小的差異，以及物質代謝的關鍵產物是上述物質還是另有其他，都有待進一步實驗探究。在艾灸與針刺對人體血清代謝物調節作用[25]的整體代謝組學研究實驗中，兩者表現出一定的差異，艾灸更傾向于對骨骼肌能量代謝、合成代謝的調節，針刺更傾向于對脂質代謝的調節，兩者均能對血清支鏈氨基酸、谷氨酰胺等進行調節，但艾灸有較針刺更迅速地調節作用。

4 分析與展望

目前，研究針灸對機體的影響多從神經、免疫方面來進行探討，如細胞、炎性因子、關鍵蛋白表達等[30-32]，且學者多認為艾灸在調節免疫系統病癥方面要優于針刺，在神經系統病癥或疼痛類疾病方面針刺占有優勢。雖然針灸在治療疾病中，各占優勢，而二者對機體代謝組學影響的機制及其差異性方面尚缺乏統一的認識。因此，筆者本著綜百家之言，取其精華，愿能為后期的動物實驗研究提供相應的歸納與總結，亦為今后的大樣本、多中心、多學科交叉的臨床實驗提供方向、理論指導以及實踐經驗，在探索針灸本質前行中更進一步。