系统针灸学:复兴《体表医学》
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第三节 针灸对下丘脑-垂体-性腺轴功能的影响

整个生殖活动的不同阶段,如性分化、性成熟、生殖及性行为等均受下丘脑-垂体-性腺轴的调节。人类的促性腺激素释放激素(gonadotropin releasing hormone,GnRH)神经元主要位于下丘脑内侧基底部的弓状核和视交叉前区域。它们在接受到中枢神经系统分析与整合的各种信息后合成GnRH。GnRH神经元的轴突投射到正中隆起,将GnRH直接释放入垂体门脉系统,作用于腺垂体的内分泌细胞,使其分泌促性腺激素[女性为促卵泡激素(FSH)和黄体生成素(LH),男性为LH]。促性腺激素经血液循环到达性腺(女性为卵巢,男性为睾丸),调节性腺分泌性激素(女性为雌激素和孕激素,男性为雄激素)。性激素作用于靶器官,促进和维持各种生殖功能的完成。
下丘脑GnRH是以一定的频率和振荡脉冲式释放的。GnRH的脉冲式释放对于生殖功能至关重要。高频率的GnRH分泌偏向于促进LH分泌,而低频率的GnRH分泌则偏向于促进FSH分泌。LH的分泌与GnRH的水平几乎保持1∶1的比例波动。GnRH分泌频率的差异对FSH和LH分泌的绝对值和比例都有一定的影响。
在下丘脑-垂体-性腺轴的反馈调节中,下丘脑GnRH受到垂体分泌FSH和LH与性腺激素的负反馈调节。其中,雌激素信号对于GnRH神经元有重要的调节作用,用免疫组化和原位杂交的方法证实雌激素受体在下丘脑和与下丘脑关联较强的大脑区域浓度最高。通过雌激素β受体的直接作用和雌二醇(E2)敏感传入神经元的间接作用,雌激素可抑制GnRH的分泌。雌激素在下丘脑和垂体水平还有正反馈调节作用,可引起垂体释放大量LH和FSH,从而引发排卵。脑内产生的多巴胺、去甲肾上腺素、血清素和阿片类物质也可以通过卵巢激素或其他刺激调节下丘脑GnRH的分泌。雌激素可直接作用于垂体,降低FSH和LH的合成和释放,降低垂体促性腺细胞对GnRH的敏感性。在对生殖轴的调节中,卵巢来源的肽类激素(抑素)以及卵巢和垂体来源的激活素和卵泡抑素都可以调节垂体的分泌,抑素与雌激素共同作用抑制FSH的分泌;激活素可直接刺激FSH的合成和释放,而卵泡抑素则抑制激活素的这一作用(图7-5)。
图7-5 下丘脑-垂体-性腺轴激素的分泌和反馈调节
(引自http://www.uptomed.ir)
从青春期发育到绝经期后,生殖功能的正常与否均取决于下丘脑、垂体、性腺及靶器官功能的协调,它们之间形成了一个极其精密的调制环路。一旦此调制环路发生异常,可引发各种生殖系统疾病。针灸对生殖内分泌功能的调节作用历来为医家所重视,无论是对性功能障碍、不孕症还是对由于内分泌失调引起的其他妇科疾病,针灸都有良好的治疗作用。
任晓暄等(Ren等,2012)采用电生理结合免疫组化等研究方法观察了针刺对健康生殖龄SD雌性大鼠动情周期和“性唤起”的影响及穴位效应的特性,探讨针刺对生殖内分泌功能的调节机制。在49只SD雌性成年大鼠的下丘脑中,共记录到928个细胞,其中鉴定为生殖内分泌功能相关神经元(GnRH样神经元)185个(图7-6)。“性唤起”刺激后细胞放电增多的神经元(兴奋性细胞)为120个,约占细胞总数的13%;“性唤起”刺激后细胞放电减少的神经元(抑制性细胞)为65个,约占细胞总数的7%。其余均为“性唤起”刺激后细胞放电无变化的神经元为743个,约占细胞总数的80%。下丘脑GnRH样神经元对选择的3种模拟性刺激方式都发生反应,但它们反应的敏感度不一样。对于兴奋性神经元,电刺激阴蒂背神经时,神经元放电从背景活动的(2.14±0.52)个峰电位/秒增加到(4.18±0.65)个峰电位/秒;棉球摩擦外阴部刺激时,神经元放电从背景活动的(1.80±0.36)个峰电位/秒增加到(7.84±1.19)个峰电位/秒;阴道振动器(12Hz)刺激阴道-宫颈时,神经元放电从背景活动的(1.97±0.31)个峰电位/秒增加到(4.85±0.71)个峰电位/秒。对于抑制性神经元,电刺激时神经元放电从背景活动的(2.87±0.77)个峰电位/秒减少到(1.33±0.68)个峰电位/秒;摩擦刺激时,神经元放电从背景活动的(3.29±0.69)个峰电位/秒减少到(0.95±0.21)个峰电位/秒;振动刺激时,神经元放电从背景活动的(3.12±0.73)个峰电位/秒减少到(1.79±0.58)个峰电位/秒。从以上结果可以看出,无论是兴奋性神经元还是抑制性神经元都对摩擦刺激的敏感性最强,其次为振动刺激,对电刺激的反应远不如前两者。说明自然刺激是最有效的模拟性刺激方式,是引起性兴奋的适宜性刺激。
图7-6 辣根过氧化物酶(HRP)标记和GnRH免疫组化阳性的下丘脑电生理记录点的生殖神经元
A:标记的下丘脑内与生殖相关的HRP-阳性神经元。细胞体内显示强烈的分布均匀的HRP的下丘脑神经元水平切片的显微照片。B:相同部位另外一张GnRH免疫组化染色的显微照片。在下丘脑神经元内有大量的GnRH免疫反应产物。A和B插图中HRP-和GnRH-阳性细胞放大倍数的标尺为50μm。C:冠状缝切面示意图的阴影区域为符合判断标准的mPOA神经元的大致定位。D:正中隆起逆向刺激引发的mPOA神经元自发放电的细胞外电生理记录,在自发放电前有一个连续的9毫秒的起始潜伏期(前两个轨迹图)。一个mPOA神经元的自发性动作电位(箭头)可触发一个受刺激后的波峰(刺激伪迹),逆向波峰发生在细胞的不应期之后则可诱发出一个连续的逆向动作电位(第三轨迹图)。逆向波峰发生在细胞的不应期之内则抵消这个细胞的逆行电位(第四轨迹图)
处于非动情期雌鼠的兴奋性神经元和抑制性神经元所占的比例非常相近;而雌鼠在动情期时,它的兴奋性神经元所占的比例接近4/5,说明雌鼠之所以处于动情期,是因为下丘脑GnRH样神经元发生功能的可塑性改变,兴奋性神经元增多,GnRH分泌增加所致(表7-1)。
表7-1 不同动情周期不同神经元所占比例
处于不同动情周期的雌鼠,下丘脑GnRH样神经元的自发放电和神经元对刺激的反应性不同。对于兴奋性神经元,在动情期时,神经元放电从背景活动的(1.75±0.25)个峰电位/秒增加到(6.54±0.80)个峰电位/秒;而非动情期时,神经元放电从背景活动的(1.02±0.14)个峰电位/秒仅增加到(2.91±0.30)个峰电位/秒。对于抑制性神经元,在动情期时,神经元放电从背景活动的(1.64±0.35)个峰电位/秒减少到(0.55±0.20)个峰电位/秒;而非动情期时,神经元放电从背景活动的(4.22±0.95)个峰电位/秒减少到(1.14±0.34)个峰电位/秒;从以上结果可以看出,雌鼠动情期时兴奋性神经元的背景自发放电和对刺激的反应性明显高于非动情期的,尤其是刺激后的反应性;而抑制性神经元的背景自发放电,却是非动情期的高于动情期雌鼠的下丘脑神经元,但它们对刺激的反应性却相差不大。兴奋性神经元在注射E2后背景自发放电由注射前的(2.05±0.36)个峰电位/秒减少到注射后的(0.97±0.22)个峰电位/秒,减少率是背景自发放电的45.81%,但睾酮和氢化可的松则基本无效。表明这些兴奋性细胞对外源性E2发生了负反馈调节(图7-7)。
图7-7 下丘脑GnRH样神经元对外源性激素的反应
在确定所记录到的神经元为GnRH样神经元后,观察针刺对这类神经元放电的影响,结果发现针刺穴位可很好地调节下丘脑中这类神经元的活性。神阙、子宫、关元、水道、三阴交等(任晓暄等,2010)激活下丘脑中GnRH神经元的作用相对较强。这些穴位多数亦为针灸治疗妇科疾病中最常用的穴位(图7-8)。穴位的有效性与它们的神经节段分布密切相关,它们受相同脊髓节段发出的神经所支配。雌鼠生殖器官的神经节段支配为T 11~L 4和L 6~S 2;密度最大的为T 13~L 2和L 6。最有效的下腹-低背部及后肢的神经支配也基本位于这些脊髓节段。所以,就下丘脑-垂体-性腺轴的调节而言,最有效的穴位往往是与生殖系统的神经支配节段基本一致的体表穴位。
图7-8 针刺不同穴位对GnRH样神经元的激活差异
人体观察表明,电针刺激可以促进排卵,可以治疗排卵功能障碍性月经失调和不孕症,而且电针对交感神经系统功能受抑制患者的排卵效果更好(俞瑾等,1986)。人类在进入老年前期以后,其血浆睾酮、E2水平分别有增龄性变化,即男性睾酮和女性E2量呈下降趋势。吴中朝等(1996)艾灸老年受试者的神阙、足三里穴,2个月后男性受试者血浆中睾酮含量稍有上升,但不明显;女性受试者的睾酮含量则降低。但不管性别,男女两组血中E2的含量都大大增加。一般认为,男性E2含量的增加是由于雄酮转变为雌酮的转变率在老年为成年人的2~4倍,也从一个侧面反映出针灸能促进老年人性激素的分泌,对延缓衰老是有利的。Wyon等(2004)比较针刺和口服E2对绝经后妇女的热潮红等血管收缩综合征的疗效时,发现二者疗效无明显差异,针刺可作为替代口服雌激素的有效方法。Sunay等(2011)将针刺与假针刺对绝经后症状的疗效进行随机对照研究,发现针刺不仅使围绝经期等级评定量表(MRS)和躯体与心理评分量表分数下降更明显,热潮红的严重性可以得到更好的缓解;还能使血中LH水平下降,E2水平显著增高。因此,针刺可以作为治疗围绝经期症状的替代疗法。
在恶性肿瘤放化疗引起内分泌功能紊乱的患者,针灸足三里、三阴交等穴则能纠正患者内分泌功能的紊乱,能使E2、E3及皮质醇的含量恢复到正常水平(杨金洪等,1995)。刘志诚等(2004)在探讨针刺治疗肥胖伴发围绝经期综合征的作用机制时,采用耳体针结合施治,发现针刺不仅取得良好的减肥效果,还使患者Kupperman指数、自主神经平衡指数(Y值)、LH、FSH、GnRH、瘦素、胰岛素的水平均显著下降,而E2、一氧化氮、一氧化氮合酶和胰岛素敏感性指数水平均显著回升。认为针灸可能是通过改善下丘脑-垂体-性腺轴、自主神经和血管舒缩功能紊乱及纠正瘦素抵抗和胰岛素抵抗而发挥作用。
多囊卵巢综合征(PCOS)是一种育龄妇女内分泌和新陈代谢紊乱的常见病,伴有不排卵、高雄激素、肥胖和胰岛素抵抗等症状,血清雄激素和LH浓度升高,而性激素结合球蛋白(SHBG)降低。Stener-Victorin E等(2000;2011)的临床研究发现,持续的电针治疗可以诱导1/3PCOS患者出现规律性排卵,体质量指数和腰臀围比率明显减少;血清睾酮、血清睾酮与SHBG比率、血清基础胰岛素浓度显著降低;血清SHBG明显升高,且周期排卵率和妊娠率都显著提高。他们在比较电针和体育锻炼对多囊卵巢综合征患者的雌激素分泌过多和少/无月经的影响时,发现电针和锻炼均能改善月经频率和减少各性激素(雄激素、雌激素、雄激素前体、葡糖甘酸化的雄激素代谢产物)水平,但低频电针比体育锻炼的作用更佳。因此,认为电针可以作为药物诱导排卵的一种替代疗法。施茵等(2010)观察了针灸治疗肥胖型多囊卵巢综合征的临床疗效,对40例符合肥胖型多囊卵巢综合征的患者采用针刺加隔药灸治疗后,其体重、体重指数、腰臀比值、空腹血糖、空腹胰岛素、胰岛素敏感指数和相关性激素睾酮、E2及LH/FSH比值都明显改善;表明针灸治疗肥胖型多囊卵巢综合征具有较好的疗效。在其另一项研究中(施茵等,2012),作者认为单纯针灸治疗肥胖型多囊卵巢综合征的效果仍然有限,结合补肾中药可能疗效更好。
目前,研究者对针刺辅助体外受精(in vitro fertilization,IVF)和胚胎移植(embryo transfer,ET)做了大量研究。Magarelli等(2009)在观察针刺是否可以改变IVF患者的血清皮质醇(CORT)和催乳素(PRL)时,发现针刺组与对照(未针刺)组相比,在IVF药物处理的7~13天CORT水平明显升高;在IVF药物处理的5~8天PRL水平显著增高。显示在IVF期间,随着正常生殖周期的形成,针刺对CORT和PRL有良好的调节作用。陈军等(2009)也发现针刺组的血清E2水平、受精率、卵母细胞成熟率、优质胚胎率和植入率均优于对照组。尽管针刺组的受孕率升高与流产率降低与对照组相比无显著差异,但电针仍有利于改善卵母细胞质量和妊娠结果。Madaschi等(2010)的临床试验也证明针刺有利于受孕,有增加胚胎植入率的趋势。Balk等(2010)认为针刺提高胚胎移植手术患者的受孕率是与其可以缓解压力有关。但也有研究者的临床试验显示,与假针刺或无针刺对照组相比,针刺对妊娠率和胎儿活产率没有显著提高(Andersen等,2010;Moy等,2011;Smith等,2012),或仅可以减轻体外受精妇女的焦虑和缓解压力(Isoyam等,2012;Smith等,2012)。韩济生领导的研究小组(Zhang等,2011)在一项严格的RCT试验的309例观察中,分为模拟经皮穴位电刺激(TEAS)组(99例,Ⅰ组)、胚胎植入后30分钟一次TEAS组(110例,Ⅱ组)和胚胎植入前24小时及植入后30分钟两次TEAS组(100例,Ⅲ组)。胚胎植入后的针刺双侧足三里、太溪、肾俞和关元穴;Ⅲ组在胚胎植入前24小时增加地机、归来、子宫和血海穴。观察指标为临床怀孕率(3组分别是29.3%、42.7%和50.0%)、移植率(3组分别是15.0%、25.7%和25.9%)和婴儿安全出生率(3组分别是21.2%、37.3%和42.0%),结果提示TEAS能有效改善试管受精的临床结局。
针刺对男性患者的寡精无力症有很好的疗效。Dieterle等(2009)对针刺治疗严重的寡精无力症患者的疗效进行了随机对照研究,发现针刺与安慰针刺相比,虽然精子浓度没有明显变化,但活动精子比例明显增多。王志强等(2008)的临床研究发现,电针可使男性不育症患者的精子密度、活力、顶体酶活性均提高。陈栋等(2009)用针挑疗法治疗功能性不射精症,总有效率为82.3%,比药物治疗(口服L-多巴和麻黄碱)组显著增多;且针挑疗法组的LH、FSH、E2水平较药物组均显著改善。Harding等(2009)用耳针治疗接受LHRH促效剂治疗的前列腺癌男性患者的血管舒缩综合征,其中95%患者症状减轻,与药物治疗比较,症状改善明显,个人关怀和幸福量表评分从5下降到2.1;表明电针是一个有效的替代治疗方法。
针刺可对机体生长发育过程中的下丘脑-垂体-性腺轴功能进行调节。Zhaohui等(2007)观察了针刺对大鼠和家兔青春期不同发育阶段的影响。实验结果显示:持续电针可使青春期早期和成年大鼠的GnRH mRNA表达显著减少,对青春期大鼠的性激素产生负面影响,精子数也显著减少,但不影响发育过程中大鼠的体重和生殖腺组织结构。持续电针也可使青春期雄性兔的下丘脑弓状核放电、睾酮含量和精子数明显减少,而体重无改变。表明持续电针可下调青春期下丘脑-垂体-性腺轴功能。神经肽Y(NPY)是生殖轴的一个重要调节因子,主要调节下丘脑GnRH的分泌。Zhaohui等(2012)发现,持续电针后,青春期早期大鼠下丘脑NPY表达显著下降,而幼年期、青春晚期和成年期则无明显变化。且电针后NPY表达的变化与GnRH表达的波动相似,大鼠体重的变化与NPY表达无关。表明在大鼠青春期早期,持续电针可通过下丘脑内的NPY调节生殖轴的功能。孔天翰等(1991)研究了针刺对幼鼠血浆中睾酮和双氢睾酮含量的影响。电针“足三里”穴能使雄性大鼠血浆睾酮含量明显增加,从针前的372ng/ml激增到针后的608ng/ml,双氢睾酮含量也从针前的9.23ng/ml增加到针后的14.37ng/ml。在切除双侧睾丸的动物,3日后血浆睾酮含量降低到161ng/ml,而在切除双侧睾丸和双侧肾上腺的动物血浆睾酮含量更是降低到50ng/ml,说明肾上腺有一定的分泌睾酮的功能,此时电针刺激对血浆睾酮的影响不大,仅稍有升高,但血浆双氢睾酮的含量仍能明显升高,推测可能是电针促进了睾酮向双氢睾酮的转化,或是抑制了双氢睾酮的降解。针刺的这种效应有一定的意义,因为双氢睾酮的生理活性比睾酮为强。
李沛(1996)也观察了针刺耳穴“垂体”、“石门”、“三阴交”穴对雌性猕猴生殖内分泌的调节作用。将动物的前一个月经周期逐日血浆中的E2、孕酮含量作为同体对照,下一个月经周期开始时给予针刺,并同时取血检查E2及孕酮含量的变化。结果提示,月经周期中E2的含量明显低于针刺前的水平,尤以月经周期前半期下降更为明显,但针刺前后血浆中的孕酮含量未见明显变化。盛培琳和谢启文(1988)观察到电针“膻中”穴可刺激授乳期和非授乳期大鼠的催乳素分泌增加。
实验研究中观察针刺对低雌激素水平影响所用的动物模型一般为去卵巢大鼠模型,在Zhao等(2003;2005)对去卵巢模型大鼠的一系列研究中发现,持续电针可进一步促进去卵巢大鼠的CRH的合成和分泌,显著增加去卵巢大鼠血中E2水平。有趣的是,仅在电针去卵巢组中发现CRH-免疫反应物和GnRH-免疫反应物共同存在于下丘脑室旁核的同一个细胞中。提示CRH可能是电针调节下丘脑-垂体-卵巢轴功能的一个重要因素。虽然,未经电针治疗的去卵巢大鼠血清E2和下丘脑中CRH浓度会随时间的推移逐渐升高,但显然电针刺激可以加速这一过程。芳香化酶是一种复合酶,可加速雄激素转化成雌激素,可在胎盘、性腺、脂肪、大脑(包括下丘脑、海马和杏仁核)等许多器官组织中表达。Zhao等(2004;2005)发现,电针不仅可使去卵巢大鼠的腹部皮下脂肪和肝脏组织中芳香化酶蛋白和mRNA的表达水平明显增加,促使血清雌激素和肾上腺皮质激素水平显著升高。而且可显著升高去卵巢大鼠下丘脑中芳香化酶活性及其蛋白和mRNA的表达,提示电针可增强脑内芳香化作用,从而影响GnRH神经元的功能,提升去卵巢大鼠低下的HPOA轴的功能。电针还可促进去卵巢大鼠肾上腺内侧区细胞的合成代谢,增加肾上腺源性雄性激素的分泌,雄激素可在体内某些组织中转化为雌激素,因而电针对切除卵巢所致的体内雌激素的不足起一定的代偿作用(陈伯英等,1994)。这些观察表明,针刺对垂体-肾上腺-性腺轴的功能有良好的促进作用,为临床针刺治疗性腺激素低下所致的某些疾病提供了实验依据。Ma等(2011)发现电针可影响去卵巢大鼠下丘脑内GnRH释放、GnRH mRNA以及雌激素受体-α(ERα)和-β(ERβ)mRNA的表达。随着电针治疗,去卵巢大鼠下丘脑内升高的雌激素受体-α(ERα)和-β(ERβ)mRNA及蛋白表达被抑制,同时GnRH释放和GnRH mRNA的表达也被抑制。这些结果表明,电针在一定程度上调整了去卵巢大鼠下丘脑-垂体-卵巢轴的负反馈调节功能。
Stener-Victorin等(2009)对激素诱发的多囊卵巢综合征模型大鼠的内分泌功能紊乱进行了大量实验研究。双氢睾酮诱发的多囊卵巢综合征大鼠下丘脑内侧视前区的肾上腺受体(AR)蛋白表达以及AR-和GnRH-免疫反应细胞数增加,而在垂体和下丘脑的GnRH受体表达却减少,CRH分泌无明显变化,而且大鼠无动情周期。低频电针治疗后,使动情周期在1周内恢复,降低了增高的下丘脑GnRH和AR表达,电针未影响GnRH受体和CRH的表达。有趣的是,下丘脑内核AR与GnRH相互聚集。可以认为,多囊卵巢综合征大鼠下丘脑内表达GnRH的细胞增多很可能是被AR激活所介导,而电针可使GnRH和AR蛋白表达恢复,并使动情周期正常。低频电针可使多囊卵巢综合征大鼠升高的α-和β-肾上腺素受体和p75神经营养素受体含量降低(Manni,2005);下调NGF、NPY和β 3-肾上腺素受体mRNA的表达;可使卵巢内健康的囊状卵泡和更薄的内膜细胞层的比例更大。因此,交感神经活性增加可影响多囊卵巢综合征的症状持续和发展,电针的作用可能也是通过对交感神经活性的调节而产生的(Mannerås,2009)。Stener-Victorin等(2004)观察频率为2Hz和80Hz,强度为1.5mA、3mA、6mA的电针分别对激素诱发的多囊卵巢综合征麻醉大鼠卵巢血流量的影响,结果显示:3mA和6mA的低频电针可使正常大鼠的卵巢血流量明显增加;仅6mA的低频电针可使多囊卵巢综合征大鼠的卵巢血流量明显增加,6mA的高频电针可使正常大鼠的卵巢血流量和平均动脉血压明显降低;而对于多囊卵巢综合征大鼠,6mA的高频电针仅使平均动脉血压明显降低,对卵巢血流量无反应。说明低频电针可使大鼠的卵巢血流量增加。当切断卵巢交感神经时,则取消了卵巢血流量的增加。表明卵巢血流量对电针的反应是通过卵巢交感神经介导的。研究还发现,手针和低频电针都可恢复多囊卵巢综合征模型大鼠紊乱的动情周期,且两者间无明显差异;低频电针的作用可能是通过中枢阿片肽受体介导的,而手针可能是通过类固醇激素受体介导的(Feng,2012)。
Huang等(2010)发现,针刺能改善大鼠的胚胞植入,增加妊娠率,并且这种作用可能与缝隙连接蛋白-43有关。杨继军等(2012)用环绕针刺加电针治疗大鼠的乳腺增生,可改善增生乳头和乳腺组织的病理变化,并降低血清E2、泌乳素、睾酮含量和乳房ER蛋白表达,增加血清孕酮水平。电针还有利于吗啡撤退大鼠的雄性性行为的恢复,并使睾酮含量增加至正常(Cui等,2004)。