耳穴現象基于原初應激系統淺析

盧湘岳

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耳穴現象基于原初應激系統淺析

盧湘岳

(華東師范大學,上海 200062)

耳穴同體內各器官一對一聯系的現象,是由于體內存在原初應激系統的緣故。原初應激系統是由細胞縫隙連接耦聯通路構成的。這個通路在心血管尚未出現時,就輸運著小分子物質,支持胚盤的發育。當胚胎生長發育成熟后,該通路輸運物質的功能靜息,僅當細胞受到傷害性刺激時,相關的通路被激活,恢復胚胎發育時期的輸運物質的功能。當受傷害的細胞都修復或更新后,相關的通路又進入靜息狀態。原初應激系統的發現,不僅解釋了耳穴同體內各器官聯系的現象,為探討“體穴”諸現象的原因開拓了新思路,還為生命科學的研究開拓了一個全新領域。

耳穴;反射點;耳廓;縫隙連接;膜納米管;原初應激系統;耳針

法國醫生諾吉爾(Paul Nogier)博士于1954年首次提出耳廓反射點的概念[1],他認為耳廓反射點與機體特定區域相對應,且類似于倒置嬰兒狀分布排列[2]。當機體某個部位發生病變時,對應的耳廓反射點便會出現異?，F象。針灸耳穴的分布也呈現倒置狀態。

筆者根據現代醫學縫隙連接的結構與功能,以及胚胎發育機制,并結合中醫針灸耳穴現代研究文獻報道,提出耳穴現象基于“原初應激系統”的理論,現報告如下。

1 項目相關基礎知識

1.1 細胞之間的縫隙連接

1.1.1 縫隙連接的結構及功能

1855年德國學者魏爾肖(R.Virchow)提出“一切細胞來自細胞”的著名論斷,即認為個體的所有細胞都是由原有細胞分裂產生的。當今,除了細胞分裂外,沒有證據說明細胞繁殖還有其他途徑,故認為細胞分裂是生物體生長、發育、繁殖的基礎。

當一個哺乳動物的細胞分裂為兩個時,倆細胞之間的細胞膜上出現通信連接通道,稱為縫隙連接(gap junction, GJ)。GJ是由相鄰的兩個細胞各自提供桿狀的連接蛋白(connexin, Cx)兩兩對接而成。6個桿狀的Cx組成1個連接小體,中央圍成直徑約2 nm的親水小管,稱為中央小管。兩側中央小管互相通連,構成細胞間直接交通的孔道。1個縫隙連接中,連接小體的數目不等,可有數個至上千個?？椎赖拈_閉受多種因素的影響,如膜電位和pH值降低或Ca2+濃度升高,均可使孔道變小直至關閉。

GJ有兩個最基本的功能,即代謝耦聯和電耦聯。GJ通過中央小管進行細胞間離子和小分子物質的相互交換,稱為代謝耦聯;通過相互傳導電位變化,稱為電耦聯。GJ沒有主動輸運物質的能力,其孔道兩側物質的移動總是從濃度高的一側擴散到濃度低的一側。盡管細胞之間的連接方式有多種,但具有通信功能的,只有GJ這一種。

1.1.2 胚胎中物質轉運的途徑及機制

1個受精卵細胞分裂為2個,由2個分裂為4個,再分裂為8個、16個……分裂過程中,因分裂而出現的細胞間均存在GJ,這些GJ均在執行著輸運代謝物質和傳導調節信號的任務。事實上,這些早期出現的新細胞均處在一個既無血管又無神經的微環境中。它們所在的卵泡的整個發育過程離不開細胞間的GJ。分子量小于1500 D的物質,如氨基酸、葡萄糖、核苷酸、維生素、激素、生長因子、cAMP等,均可通過GJ送達各細胞。

我們可借助于胚盤的中胚層細胞生成歷程,來觀察胚盤中物質轉運的途徑及機制。胚盤由兩胚層轉變為三胚層,起始于胚盤骶尾處的原溝(詳見圖1)。由圖2可見,在兩胚層胚盤上,由原溝產生的新細胞從原溝向周邊增生。原溝先期生成的細胞出現在原溝的近旁,而后分裂增殖的細胞則出現在遠離原溝的外緣。分裂生成的細胞從原溝向著胚盤的頭端方向生長,從而組成了中胚層(詳見圖3)。

從原溝向胚盤頭端分裂生長的中胚層細胞,細胞之間的GJ形成了貫通胚盤上部和下部的代謝耦聯和電耦聯的通路。來自厡溝的物質,沿這種細胞分裂增殖所形成的通路,輸運到胚盤上部。隨著整個胚盤沿頭尾軸變長,這些通路的路徑變為沿頭尾軸列布的長條帶狀束。同樣的,隨著向上部增生的通路的增多,整個胚盤增寬、增厚。所有源自厡溝的由GJ連接形成的通路,均向著胚盤頂端匯聚。

當胚胎進入組織器官分化期,這些GJ出現發育分隔(developmental compartment),胚層中的細胞被分隔在不同的區域。但是,各區域內的細胞之間仍保持著有代謝耦聯和電耦聯功能的GJ。胚胎發育完成后,除了成熟的骨骼肌細胞和血細胞間不存在GJ外,其他的細胞之間均存在GJ[3]。

圖1 兩胚層胚盤上的原溝

圖2 細胞分裂增生形成三胚層胚盤的冠狀切面示意圖

圖3 中胚層細胞從原溝向著胚盤的頭端方向生長

1.2 膜納米管的生理作用

膜納米管(membrane nanotubes)是一種臨時出現的,連接兩個距離較遠細胞的絲狀偽足樣的膜性管道。細胞在受到外界刺激時,受激的細胞膜上會產生鈣流(calcium fluxes)信號,從而激活近處的細胞快速伸展出絲狀偽足樣的膜性管道[4]。

膜管內有移動的微泡、胞質分子和小細胞器,其遷移方向總是與隧道納米管形成的方向一致,即供體細胞就是開始形成突起的細胞[5-6]。膜管內的微泡中含有豐富的mRNA、蛋白質和多種生物活性脂類[7]。膜納米管中物質的運輸是一種主動行為,需要ATP和馬達蛋白的參與。每個膜納米管的連接均是相當短暫的動態過程。其形成和消失的時間間隔,通常只有幾分鐘[8]。

自2000年發現膜納米管至今,人們已經研究了破骨前體細胞間、自然殺傷細胞和靶細胞之間、間充質干細胞和血管平滑肌之間、間皮瘤和肺癌等的惡性腫瘤細胞之間、心肌細胞和成纖維細胞之間、鼠角膜內的樹突狀細胞間以及人的實體瘤之中的膜納米管,但在膜納米管領域還有很多問題有待解決。

1.3 “應激反應”與“應急反應”

1.3.1 應激(irritability)的范疇

應激是指一切生物對環境各種刺激所發生的反應。應激表現在生物的生命過程和功能上,是生物學術語。如植物對水的刺激的反應是向水性,草履蟲對觸碰的反應是避害性,向日葵對光刺激的反應是向光性等。而應激反射是特指高等動物通過神經體液系統對各種刺激發生的反應,是通過反射弧結構來完成的,必由神經系統引發。應激反射隸屬于應激的范疇。

當刺激激活了高等動物的“下丘腦-腺垂體-腎上腺皮質系統”時,通過糖皮質激素發揮作用,引發代謝改變,產生應激反射,使機體能忍受刺激及其危害。饑餓、疲勞、感染、中毒、麻醉、手術、創傷、缺氧、精神緊張、環境溫度大幅度改變等均會引起應激反射。而當刺激激活了高等動物的“交感-腎上腺髓質系統”時,通過交感神經提高了中樞神經系統的興奮性,立即引發應急反射,使機體快速抗拒刺激及其危害。劇痛、恐懼、失血、窒息、情緒激動、劇烈運動、暴冷暴熱等突變性刺激均會引起應急反射。

許多作者在提及高等動物的應激反射和應急反射時,常稱之為“應激反應”和“應急反應”,這未嘗不可,但反射畢竟不可完全等同于反應,必要時應該將兩者區分開來。

1.3.2 體內局部細胞的應激反應

在哺乳動物中,除紅細胞外,所有組織中均有環磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate, cAMP), cAMP是細胞內的第二信使。正常情況下,細胞內cAMP濃度為0.1～lmM,其在刺激作用下可升高到100倍以上。胞內cAMP的濃度快速增加后,經由GJ的代謝耦聯孔道,擴散到相鄰接的細胞中,使cAMP成為應激信號的載體,并將應激信號以接力方式傳導到相鄰的細胞。值得注意的是,應激信號一經產生,就會同時向信號通道的兩端擴布。

以下實驗表明,細胞外的刺激所引發的應激反應信號可沿縫隙連接的通路,從尾端遠距離傳導至頭端。曾彌白[9]在神經胚期的東方蠑螈身上,割除神經板,制造出幾個無神經的胚胎。將幾個無神經的胚胎,通過手術首尾相接,連成一串,再在其一端接上1個有神經板的正常胚胎,這樣就形成了“小火車”式的連體?！败囶^”是一個正常胚胎,“車廂”是幾個無神經的胚胎。讓這樣的連體繼續生長一個時期,然后用機械刺激任何一個無神經的胚胎,可以看到受刺激的無神經胚胎沒有反應,而在遠端的那個有神經板的胚胎卻表現出強烈的收縮動作。該實驗表明,即使是像蠑螈這種有神經的生物,其體內的局部細胞受到刺激后,也會出現局部細胞的應激反應,且應激信號可以不借助神經傳導到代謝耦聯通路的遠端。此外,該實驗同時指出,這種胚胎表皮細胞之間的信息傳導是通過GJ進行的。

1.4 胚胎早期發育與胚體外形特征

外緣呈大弧形的三胚層胚盤卷攏成柱狀時(詳見圖4),胚盤頂端原先的細胞群遭遇了局部凋亡,許多通道斷裂,連續順滑的大弧形消失。筆者認為,在代謝耦聯通路的斷裂處必然出現了端點。這些端點中相當多的部分顯露在柱狀胚體頂部的鰓溝、鰓弓等處。這就使那些同源原位組織細胞藉由代謝耦聯通路投射在鰓溝、鰓弓等處,故而可以將這些端點稱為原位組織細胞的“投射點”。隨著柱狀胚體的生長,胚體內的原基細胞會分化為形態和功能不相同的各種組織器官,但除非遭遇凋亡、游離、遷移,細胞間原先的GJ不會消失。

1.5 耳穴分布與胚體結構的關系

耳穴又稱為投射點、反射點或反射區。耳穴的分布規律蘊藏了下列問題,身體內各部位是通過什么途徑同耳廓產生一對一聯系的?體內器官組織出現病害時,為什么耳廓反射點上會出現反應?耳廓上反射點的排列順序為什么會上下倒置地分布?為什么耳廓上的反射點會依人體內各部位的順序分布?

圖4 第23天人的胚體(背面)模式圖

1.5.1 近代對耳穴的概況研究

為尋找到這些問題的明確答案,耳穴研究者們進行了探索和討論。有學者[10]觀察到刺激胃迷走神經能產生耳部低電阻點增多的反應,認為耳穴同神經系統有密切關系。有學者[11]通過實驗證明耳穴的陽性反應同體液有密切關系。也有研究者[12]認為耳穴與內臟機體的聯系是多途徑的,不是一個途徑或一個系統,耳穴與內臟機體在多個層次上聯系起來,神經系統是一個重要途徑。至今為止,沒有一項研究給出針對上述任一問題的明確答案。然而,根據本文上面的闡述,可證明在身體中存在著“原初應激系統”。由于身體中存在“原初應激系統”,上述的問題全都有了明確的答案。

1.5.2 原初應激系統

原初應激系統的物質基礎就是細胞間的縫隙連接。分裂生長的細胞沿生長軌跡生成了一條條的耦聯通路。圖3展示的中胚層在生長的過程中分為3片,同時向頂端伸展。貼近胚盤中軸的軸旁中胚層鋪就了同背側軀干相關聯的耦聯通路;離中軸次遠的側板中胚層鋪就了同內臟相關聯的耦聯通路;最遠離胚盤中軸的體壁中胚層鋪就了同身體胸腹面相關聯的耦聯通路[13]。所有中胚層的耦聯通路均在頂端匯聚。前文指出,耳廓上的投射點沿著耦聯通路一一對應著體內的原基。這些耦聯通路的基本功能很簡單,即傳送小分子物質,而且不能主動傳送,必須依賴物質濃度差進行擴散。當體內任一器官的局部細胞受到病害刺激時,受激細胞內產生高濃度的cAMP沿耦聯通路擴散到頭端的耳廓上,并到達對應的耳廓投射點(即穴位)。細胞內cAMP的增加會令細胞膜上ATP-Ca復合物中的Ca2+釋放,而Ca2+的釋放可激活近處的細胞快速伸展出絲狀偽足樣的膜性管道接通靶細胞,將生物活性脂類、胞質分子和小細胞器送入靶細胞內。這些補充的細胞成分被降解后,大大增加了細胞中小分子物質的濃度及擴散強度,使得遠距離的輸送得以維持,并且被輸送的物質種類也得以增加,已不僅僅是cAMP。

1.5.3 耳穴的陽性反應現象

由于受激細胞產生的應激信號是向所有耦聯細胞擴散的,故小分子物質不僅到達受刺激細胞的相鄰細胞,還可到達耳廓上對應的耦聯通路終端,即耳穴。送達該耳穴細胞的物質堆積后溢出,激起緊貼著的神經末梢、毛細血管出現反應,呈現小斑塊、小范圍的興奮性閾值下降、組織的電阻變低等陽性反應現象。

1.5.4 耳穴排列順序倒置

在柱狀胚體彎曲前,第一鰓溝溝槽裂口向著頂端的外方開口(詳見圖4)。當柱狀胚體彎曲后,第一鰓溝溝槽開口轉而對著尾端,顯現“倒置”的狀態(詳見 圖5)。

圖5 柱狀胚體彎曲

由于耳廓是來自第一鰓溝處的細胞,這就意味著耳廓上GJ通路端點(穴位)的排列順序也倒置了。值得注意的是,在討論胚體的上下關系時,是以尾端為參照部位的。尾部處于胚體的下部,即使胚體在子宮內處于橫位或倒轉,尾部均是居于胚體的下端。盡管胚體各部位生長發育速度不均衡,造成了胚體形態的大幅度變化(包括頂部彎曲),但細胞間GJ通路的貫通卻不受阻礙。當第一鰓溝處的細胞最終發育成人類的耳廓后[14],人們注意到耳穴的排列是涉及頭部的耳穴(位于耳垂附近)指向胚體尾端,而涉及腳部的耳穴(位于耳尖附近)指向頂端,這現象其實就是柱狀胚體彎曲造成的。

1.5.5 耳穴排列規律的形成

這些原基在胚胎中的排列分布見圖6。其特點為軀干之旁是原腸,原腸頂旁是生心區。柱狀胚體頂部的鰓溝、鰓弓等處的耳穴也按照這些排列順序分布。試將標準耳穴定位示意圖中的耳穴按涉及的作用分群(詳見圖7),并將圖7同圖6進行對比,可以發現兩者的軀干、原腸、生心區的原基列布順序是相同的,即軀干之旁是原腸,原腸頂旁是生心區。這一現象提示,當鰓弓和鰓溝發育為耳廓后,縫隙連接生長路徑的端點(耳穴)也同胚體中軀干、原腸、生心區的原基,保持著排列順序的一致。

圖6 胚胎中軀干原腸生心區的原基列布示意圖

圖7 耳穴分布規律示意圖

值得注意的是,①脾在解剖學上、在功能上都是淋巴器官,而耳穴定位圖中的脾卻位于胃的近旁,是原腸中的附屬器官。追究脾的來源,可知脾起源于背側胃系膜的中胚層間充質細胞,自然與原腸關聯。②在耳穴定位圖中,下肢與脊柱相連,而上肢卻不與脊柱相連。追究胚胎發育過程,見到下肢芽的肢帶骨的髂骨、坐骨、恥骨融合成髖骨,與脊柱組成完整的骨環,故下肢骨是脊柱的延續。而上肢芽的肩帶骨發生部位,在脊柱的外側。肩胛骨與脊柱之間僅借肌肉聯系,不與脊柱形成骨環聯系,故涉及上肢骨的穴位群位于脊柱穴位群的外側,與脊柱穴位群平行。③圖7中來自原腸的投射點(穴位)同時出現在耳廓的兩處。由相關文獻[14]可知,這是由于耳廓成形時,中胚層自第一鰓溝內以“1弓下隆”和“2弓下隆”的形態分別長出?！?弓下隆”最終構成了人耳的耳舟、對耳輪等部位?！?弓下隆”最終構成了人耳的耳輪腳。其中,“2弓下隆”率先顯露時,遭遇到凋亡而斷裂的耦聯通路是胃部以上的那些,等到“1弓下隆”再顯露時,胃部以下的耦聯通路就與“2弓下隆”一起因凋亡而斷裂。因此,在“1弓下隆”構成的耳輪腳上,就只有從胃部開始至尾部的耦聯通路斷裂點(耳穴)。

由此可見,耳穴確是來自于中胚層的投射。耳穴的分布,只與原基細胞的排列有關,與這些細胞分化后的功能無關。

2 討論

2.1 縫隙連接構成通路

在哺乳動物中,來自胚盤原溝的中胚層細胞向頭端集聚。這些細胞之間的GJ形成了由代謝耦聯和電耦聯構成的通路,貫通上下。GJ沒有主動輸運的機能。小分子物質以擴散的方式,在通路中遠距離地傳輸。由于依賴濃度差的擴散是雙向的,是以鏈節接力方式進行的,傳輸的速度必然相當緩慢。

2.2 通路端點形成投射點

中胚層開始分化為形態和功能各不相同的軀干骨骼、內臟的肌組織和結締組織的原基,但原先的代謝耦聯和電耦聯通路仍然保持著。在胚體的鰓溝和鰓弓處,因凋亡而出現上述通路的端點。這些端點依胚體各部分原基的位置排列,從而形成體內各部分在鰓溝和鰓弓上的投射點(耳穴)。鰓溝和鰓弓是耳廓的祖細胞所在處,這就決定了耳穴的排列亦依從胚體上的順序。

2.3 柱狀胚體彎曲導致穴位排列順序倒置

通常將柱狀胚體的尾部作為胚體底端的參照,底端為胚體的下方。胚體的最遠端即是胚體的頂端,為上方。至于胚體在子宮內的橫位或倒轉,不會改變胚體的下方與上方的關系。當柱狀胚體的頂端彎曲后,鰓溝和鰓弓上投射點(耳穴)的排列順序看似倒置。發育完成后,耳穴的排列順序也隨之倒置。

2.4 膜納米管提供補給

當一處的細胞受到刺激時,細胞內cAMP大量增加,沿代謝耦聯通路擴散。擴散途徑上,細胞膜上的Ca2+大量釋放,激活最鄰近的幾處細胞,快速向靶細胞伸展出絲狀膜納米管投送生物活性脂類、胞質分子和小細胞器,隨后膜納米管消退。由于在代謝耦聯通路中,物質的輸運依賴濃度差進行,膜納米管向靶細胞提供的胞質分子和小細胞器等生物活性物質被降解為小分子后,增補了代謝耦聯通路中的物質濃度,維持了物質的輸運。

2.5 通路靜息后可被激活

代謝耦聯和電耦聯通路在身體生長發育成熟后,輸運物質的功能靜息。當細胞受到傷害性刺激時,激活了相關的代謝耦聯和電耦聯通路,恢復生長發育時期的輸運物質的功能。當受傷害處的所有細胞都修復或更新后,相關的代謝耦聯和電耦聯通路又進入靜息狀態。

綜上所述,筆者認為身體內存在原初應激系統,該系統是由細胞間隙連接的代謝耦聯和電耦聯通路及膜納米管構成。原初應激系統不但解釋了耳穴現象,還可啟發研究體穴現象的新思路,可促進機體自愈的研究,為生命科學的研究開拓一個全新領域。

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Preliminary Analysis of Auricular Points Based on Primitive Stress System

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,200062,

The one-to-one correspondence between auricular points and internal organs is due to the existence of primitive stress system inside human body. The primitive stress system consists of gap junction intercellular communication pathways which transport small molecules to support the development of embryo prior to the formation of cardiac vessels. When embryo is mature, this transportation function enters into a resting state and will only be triggered when cells receive nociceptive stimulations. After the injured cells are repaired or replaced, the relevant pathways will rest again. The discovery of the primitive stress system not only explains the phenomenon of the correspondence between auricular points and internal organs, opening a new way of exploring the phenomena of body acupoints, but also develops a novel field in the research of bioscience.

Auricular points; Reflection points; Auricle; Gap junction; Membrane nanotube; Primitive stress system; Ear acupuncture

1005-0957(2018)03-0348-06

R245

A

10.13460/j.issn.1005-0957.2018.03.0348

2017-11-22

盧湘岳(1938—),男,副研究員,Email:luxiangyue2@163.com