针灸作用之生物学原理

上一篇 / 下一篇  2010-10-14 14:59:30

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  【关键词】 医学,生物液晶,针灸,生命科学,应激

  【文献标志码】 A

  摘要:

  众多文献形成的证据链表明:在动物体内存在着“古应激信号通道”。该通道由细胞内的液晶态物质以及细胞之间的缝隙连接所形成。“古应激信号通道”沿细胞的增殖生长路径分布。古应激通道在受激时,不但传导应激信息,还促使与通道同源的组织细胞呈现趋胚胎化,起到促进再生、修复的作用。古应激通道跟神经--体液系统产生交会,共同参与身体机能的调整。针灸是通过“古应激信号通道”起作用的。

  0 引言

  针灸治疗方法在中国被广泛使用,并且也在多个国家中被使用,但其作用原理至今仍不明确。针灸使用者通常按照“经络、穴位” 施治,可是,两千五百年之前中国古籍所载的“经络、穴位”,只是古时的经验与推想的记录。如今,尽管采用了诸如放射性同位素示踪、红外线摄影、核磁共振成像(MRI)、生物化学分析等等多种现代科学技术手段进行探查,并提出了各种假说,然而,还是没有系统地阐明针灸作用的原理。笔者的研究指出,近30多年来涌现的众多相关文献所形成的证据链表明:人体中存在着原始应激通道,针灸治疗正是通过这种原始应激通道起作用。现报告如下。

  1 应激信息的传导

  1.1 细胞内应激信息的传导

  应激性是指生物体对环境变化的刺激作出相应反应的能力,是生物体共有的基本特征之一[1]。也就是说,任何生物都有应激性。我们把同应激性相伴生的信息,称为“应激信息” 。这些信息具体表现为生物体内的电位变化、离子浓度变化、蛋白质物质形态变化等等。

  现代研究表明,在单个细胞中,生命信息的传导,可以借助于细胞膜局部电活动,或借助于细胞骨架、借助于受体、胞内信号转导分子、及转录因子的机制进行,但是,这些传导都是“短途”的。单细胞原生动物身体中没有神经、没有血管,应激信息又是怎么样在整个细胞体内进行“长距离”传送的呢?

  我们以草履虫为例[2]来进行观察。

  在所有的细胞中,都有液晶态物质,并且,细胞中的水,不是“自由水” ,而是呈现结构化的液晶态水[3] [4] 。液晶态物质既有液体的流动性,又有晶体的有序结构,同时具有“各向异性”的特点。这就使得液晶态物质对外界的影响较灵敏。环境的变化,诸如热、磁、光、电、声、辐射、应力以及化学物质等变化,都会分别引起不同的液晶的性状发生改变。

  “各向异性”的液晶态水,充盈于细胞中,形成了较宽泛的信息通路。由于液晶态物质有液体特性,使得像钙离子之类的微小物质,甚至一些微粒,可以被有序地输运。在草履虫体内以及其它一些细胞的体内,可以观察到“食物泡”循着一定的路线流动。生物信号在这种有序的“长距离”通道中被传送。对于没有神经、没有血管的单细胞生物来说,这种长距离的连续通路,起到了联络各细胞器的作用。

  对草履虫进行的有关光、电、磁的实验以及对食物泡循流的观察提示:由于在细胞内存在着基于液晶态物质的原始应激通道,使得没有神经的单细胞生物,能像有神经那样地生活、活动;这种原始应激通道具有感受、联系、支持、防御、营养和维护等原始功能。

  因此,虽然细胞膜局部电位、受体、胞内信号转导分子及转录因子等等都参与了细胞中的生命信息传导活动, 然而,在整个细胞中进行“长距离”有序的信息传导,是借助生物体内的连续的、各向异性的液晶物质进行的。这样的液晶物质通道就是细胞内的“原始应激通道”。

  1.2 细胞间应激信息的传导

  有一种多细胞生物叫“团藻”。每个团藻,由1千个至5万个衣藻型细胞构成,这些细胞呈单层排列在球体表面。每个衣藻型细胞有2根鞭毛,鞭毛伸向球体外面。细胞之间有原生质丝连接,团藻的中央为充满黏液的腔。虽然团藻是由群体细胞构成的,但在盐度较高,溶解氧较少的不良水质中,群体细胞会离解成游离的单细胞。在条件合适的情况下,这些游离的单细胞又会聚集成一个团藻。当团藻接触到有害物时,在接触部位马上引发了应激信息。这个信息不单单会在一个细胞之内传导,还会跨越细胞膜,传导到周围的细胞个体上,于是,许多细胞纷纷划动鞭毛,快速避开有害刺激。可见,应激信息能够跨越细胞膜,从一个细胞传导到相邻的另一个细胞。用微细吸管轻轻吸住团藻之后进行精细刺激,观察球体表面鞭毛的摆动。观察表明, 应激信息传递路径不是绝对固定的,传递路径的宽窄也会有变化,并且,传递路径还可以被外加到途中的干扰阻断。

  海绵动物(多孔动物Porifera)是最原始的一类后生动物。海绵动物的身体是多细胞组成的。由两层细胞构成体壁,体壁内是空腔, 叫作中央腔。中央腔有一个出水口与外界相通。体壁上有许多小孔和管道,同外界相通,或同中央腔相通。所以海绵动物也被称为多孔动物。海绵动物不能进行移位的运动,是固着生活在海洋中的,仅能通过体表细胞和孔细胞的收缩而略微改变身体的体积。当遇到污水的刺激,或暴露于空气中时,海绵动物会关闭小孔或关闭出水口,等到刺激消除后,小孔或出水口又缓慢地重新开放,这种应激反应是缓慢的。我们可以观察到,当海绵动物接触到有害物时,在接触部位引发了应激信息,这个信息会传导到其他的细胞个体上,从而引发小孔关闭或出水口关闭。我们再次看到,应激信息能够跨越细胞膜,从一个细胞传导到另一个细胞。

  应激信息到底是怎样跨越细胞膜,从一个细胞传导到相邻的另一个细胞的呢?

  连接团藻细胞之间的原生质丝,称为胞间连丝(Plasmodesmata),是由穿过细胞壁的质膜,围成的细胞质通道,直径约20~40 nm。它允许分子量小于800的小分子通过,在相邻细胞间起通讯作用。很明显,在团藻身上,应激信息通过胞间连丝进行传导。

  将海绵动物磨碎、过筛,其中分离了的细胞仍能存活。如果把这些分离了的海绵细胞再放在一起,经过大约10~40 分钟,就又聚集成为一个新的海绵动物体,细胞之间就可建立连接。现在人们知道,多细胞生命体的整体协同行为,依赖于细胞之间的连接和通讯。

  1967年,Revel等人将相邻细胞间形成的特殊结构,定名为“缝隙连接”或“间隙连接”(Gap Junction,GJ)。GJ是一种特殊膜蛋白结构,是相邻细胞电学和化学耦联的基础。深入的研究证明,缝隙连接处有一个亲水的通道。分子量小于 1200的小分子和离子,能通过缝隙连接,而大分子(如核酸、蛋白质和多糖等)则不能通过。缝隙连接几乎存在于所有的动物组织中[5]。当缝隙连接处的亲水通道壁上吸附了一层水分子时,这层水分子就失去了自由水的性质,以结构水的形态存在于缝隙连接中,也就是说,间隙连接的通道中有液晶态物质。液晶态物质使得缝隙连接不但能传导化学信号,还能传导物理信号。有实验表明, 缝隙连接的通透性可以非常明显地受到细胞内外钙离子浓度变化的影响。

  由上可知,刺激引发的应激信息(如电变化,离子变化),可以沿生物体内的液晶通道进行传导,然后,又通过细胞之间的功能接触区域(缝隙连接、胞间连丝),在邻近的细胞内继续传导。这就意味着,液晶态物质连同细胞之间的功能接触区域一起,构成了多细胞生物体中的信息传导系统,使得没有神经的低等多细胞生物,能像有神经那样地生活、活动。

  1.3 胚胎表皮细胞之间应激信息的传导

  庄孝僡等将东方蝾螈(Cynops Orientalis)在神经胚期割除神经板,制造出几个无神经的胚胎。将几个无神经的胚胎首尾相接,连成一串,再在其一端接上一个有神经板的正常胚胎。这样就形成了“小火车”式的连体,“车头”是一个正常胚胎,“车厢”是几个无神经的胚胎。让这样的连体继续生长一个时期,然后机械刺激任何一个无神经幼体,可以看到,受刺激的无神经幼体没有反应,而在远端的那个正常幼体,却表现出强烈的收缩动作[6],这说明,刺激所引发的应激信息,在去除神经的情况下,仍能在胚胎表皮细胞之间传导。我们认为,产生这种传导现象的原因是由于细胞内存在液晶态水、细胞之间有缝隙连接存在。

  1.4 原始应激信息传导方式在高等生物体中的存在

  李端午等用放射性同位素示踪物质高锝酸钠,在猴身上进行实验。在新鲜的猴尸体上,取“太渊穴”【即拇长展肌腱的尺侧,旋前方肌下缘的桡侧】,注射放射性核素,使用灌流同放血相结合的方法,人为地控制血液流动的速度。数分钟后,放射性核素形成的线状迁移轨迹出现。利用猴的活体,在左侧上肢切断尺神经干,然后在“神门穴”【即尺骨下端关节盘与豌豆骨之间】, 注射放射性核素后,可见到清晰的线状迁移轨迹。在猴的活体上,灌流后,于踝关节上1.2~2.0 cm处,环形切除一段皮肤,宽度约3 cm, 然后在“太溪穴”【即小腿十字韧带上方,内踝与跟腱之间】,注射放射性核素,发现迁移轨迹在皮肤切除处中断。缝合断裂的伤口,存活一星期,伤口大部分结痂愈合后,再在“太溪穴” 注射放射性核素, 发现迁移轨迹穿过皮肤愈合处,完整呈现。

  上述实验表明,核素迁移轨迹同神经无关,也证明了核素迁移轨迹不是淋巴流动形成的。因为淋巴液主要依赖活体肌肉间歇地收缩,挤压淋巴管而流动,但是尸体中的肌肉细胞是不可能间歇地收缩的。

  实验中,放射性核素形成的长条轨迹,不是按血管、淋巴管的分叉以网状呈现,而是集中在一条延伸的长线上。尽管在灌流情况下,染核素的部位经由血管排出了多余的核素,以至于在放出的残血里及灌流段的血管里都检测到了核素,但在肢体上,却没有出现血管和淋巴管的网状核素轨迹。而且,据文献报道,在结扎血管而不灌流的情况下,在肢体上注射放射性核素后,当有迁移线出现时,必然是首先看到延伸的轨迹出现,数分钟内,才可见到全身扩散的影像, 10多分钟后,放射性同位素的分布才使全身的放射线本底明显升高。我们认为,这种后期出现的全身扩散的现象,是由于放射性核素不能被排出,逐渐在全身因浓度扩散所造成的,在灌流的情况下,不会出现全身扩散现象。

  不灌流实验的结果说明,在猴的新鲜尸体上,沿生长发育途径分布的核素轨迹,即使在没有血液流动的情况下,也会首先出现。这再次提示,这种核素迁移轨迹不是由血流和淋巴流动决定的。

  我们注意到,文献中反复提到核素轨迹是沿着被称为“经线”的地方延伸,我们在胚胎学和生理学知识的背景下,看到核素轨迹是沿细胞生长发育途径分布的。

  陈道亮等[7]用细胞内注射羧基荧光素示踪法,对5~8月龄流产人胚胎的皮肤标本所作的细胞连接通讯的测定表明,沿胸腹段对应“任脉”线的部位,以及沿股内侧段对应“肝经”线的部位,其细胞连接通讯连续性出现在胚胎表皮深层,而侧向旁开部位不能测到这种通讯的空间连续性。

  这些都提示,在灵长类动物(包括人类)身上,依然可以观测到应激信息原始通道的存在。

  由于现代阐述的应激产生机理涉及神经-体液系统,为了便于区分,我们把神经出现后,由细胞内的液晶及相邻细胞之间的功能接触区域所形成的应激信息通道称为“原始应激通道” 或“古应激系统”。

  2 原始应激信息通道

  2.1 原始应激通道的生成

  德国病理学家菲尔肖(Virchow)说:“一切细胞来自细胞。” 就人体的形成而言,受精卵由一个细胞,生长增殖成两个,再由两个生长增殖成四个,四个增殖为八个……。现已知道,在最初的几次卵裂中,即出现了细胞缝隙连接,这已成为所有脊椎动物和大多数无脊椎动物胚胎的一般特征。缝隙连接普遍存在于胚胎发育过程中,并随发育和分化的进程而发生变化。它的出现、数量的消长、通道的开闭以及消失,常常与特定的胚胎发育和分化事件相对应。缝隙连接不仅在保持相邻细胞间代谢耦合和电耦合中起重要作用,而且可能参与调控细胞的发育和分化[4]。所有有细胞分裂能力的组织,细胞之间都有缝隙连接。由此可知,缝隙连接铺就了细胞生长发育的路径。由于细胞内生命信息的传递借助于胞内的液晶物质,而细胞之间的生命信息传递借助于缝隙连接,因此,生命信息就是沿着这种由生物液晶物质同缝隙连接铺就的生长发育路径进行传输的。

  换而言之,身体的任何部位,都有生长发育来源,其生长发育的轨迹,就是原始应激信号通道。

  由于针灸施治的部位都要通过体表,并触及皮下的结缔组织。我们就以针灸涉及到的真皮组织和结缔组织为例,追寻其胚胎发育来源。

  高等动物胚胎的中胚层最终发育成为体表的真皮;发育成为心脏、血管、骨髓、淋巴结、淋巴管;发育成各内脏的浆膜和系膜;发育成为肾脏、输尿道、生殖腺(不包括生殖细胞)、生殖管和肾上腺的皮质部,体腔末,以及躯体的肌肉、骨骼和其他结缔组织。这种发育,是以细胞分裂的形式进行的,而所有由细胞分裂形成的组织,细胞之间都有缝隙连接 。缝隙连接,铺成了胚层的发育路径。也就是说,在中胚层发育过程中,细胞的分裂、增殖路径,是以胞内外液晶物质的取向及缝隙连接存在的形式,构成了生命信息的原始传递通道。

  可见,人体体表的真皮组织,同身体内部的各脏器都是有联系的;体表同内脏之间,借助于液晶物质同缝隙连接,存在着实质性的关联,这就是“体表内脏相关”的基础。也是针灸刺激信号可作用到内脏产生效应的原始通道。但是,这种原始通道并不是唯一的关联通道,我们将会在后面再论及原始通道同神经-体液的关系。

  除了体表的真皮组织之外,针灸施治所触及的皮下结缔组织,也有其胚胎来源。皮下结缔组织细胞分裂增生过程所产生的缝隙连接,同样构成了应激信息原始传递通道。

  要强调指出的是:这些通道的信号通行方向不是杂乱的,而是有序的,是沿着胚胎组织的生长发育路径循行的。

  2.2 原始应激通道中的组织细胞及其作用

  中胚层的间充质细胞(Mesenchymal Cells)呈星形或纺锤形,其细胞之突起以缝隙连接同邻近的间充质细胞相连结。间充质细胞在完全分化成各种组织之前,细胞间的缝隙连接数量是相当大的。当间充质细胞完全分化成各种组织之后,只在结缔组织(包括细胞外间质)中存留了一部分胚胎时期的间充质细胞。这样,细胞间的缝隙连接数量大为减少。这就是当发育到一定阶段之后,被观察的胚胎细胞之间的传导现象就消失的原因。

  源于中胚层的有内皮细胞、平滑肌细胞及各种结缔组织(包括细胞间质)。而结缔组织中,有较多的纤维细胞和肥大细胞。在受到原地刺激的情况下,以及受到传导来的应激信息激惹下,纤维细胞能转变为成纤维细胞,并进行分裂增生;与此同时,肥大细胞能启动原始的免疫、防卫功能。这些已知组织细胞的功能,在此不作赘述。

  涉及原始应激通道的这些组织细胞的特点表明, 原始应激通道中的组织细胞具有感受、联系、防御、产生局部免疫、营养、伤害修复和协同支持机能复健等原始功能。

  2.3 原始应激通道的激活与切断

  当身体内的组织细胞受到病菌刺激、伤害,或者大量组织细胞濒临死亡时,细胞中产生的应激信号,如钙、钠、钾离子浓度变化、小分子物质变化等,会沿相应的“原始应激通道”双向传送,这就促使通道中的纤维细胞以及紧邻的肥大细胞进入激惹状态,从而启动局部的发育生长功能,产生局部免疫功能,促使受伤部位募集生长所需的各种物质,并帮助受损蛋白质修复或移除;或者帮助增殖出新的细胞来弥补缺损了的细胞,实现机能复健。即使在缺失神经纤维的情况下,这些原始的过程仍然在进行。而针灸的作用,是加强对通道的刺激,激发更强烈的原始反应。

  由于原始应激通道的构成物质中有生物液晶,而热、磁、光、电、声、辐射、应力以及化学分子等变化,都会分别引起不同的液晶的性状发生改变,也就是说,施加热、磁、光、电、应力、化学物质到原始应激通道上,可以产生影响,可以帮助激活原始应激通道。这就启发我们从另外一个视角深入理解某些热疗、冷敷、磁疗、电疗、按压、推拿、拔火罐、刮痧、体表施药等等治疗,产生可检验疗效的部分原因。

  原始应激通道被切断,会自行生长接通。不过,接通过程如果受到干扰,或者生长通路被阻碍,那么,新的组织细胞的生成就会不正常。例如,不对创伤病人伤口进行监控,让伤口失去有序的微环境,任其在空间里自由愈合生长,就会出现瘢痕增生,或出现继发性溃疡,经久不癒成为慢性溃疡[8]。Hwang等使用液晶基质进行离体细胞培养,可以比对照组更好地促进细胞的黏附及分化。这旁证了,原始应激通道中的液晶物质支持着组织细胞按序修复。

  2.4 原始应激通道的特性

  根据以上的叙述,我们可以归纳出原始应激通道的基本特性:

  2.4.1 低等输运特性

  原始应激通道只能输送离子、小分子之类的物质,而且输送的速度缓慢。输送的速度及路径会受到生物体内环境变化的影响。刺激,或体内环境的变化,可以影响输运的速度和输运的路径。

  2.4.2 低效的传导特性

  原始应激通道虽然可以传导应激信息(如电变化、离子变化),但传导是低效率的。响应较慢,并且整个通道传导速度也较慢;多为双向传导;刺激撤除后通路状态回复缓慢;传导的信号易衰减,传导易受干扰;不同性质的刺激都可引发类同的应激效应;通道不能选择特定的刺激。

  2.4.3 动态贯通特性

  原始应激信息路径贯通时,贯通的状态不是固定不变的,会因体内环境改变而产生传导路径的偏移,路径的宽窄也会有变化。路径既可以受体内代谢因素的激发而贯通,也可以被困扰而中断传导,从而呈现动态贯通的性质。这也反映了通道的原始性。

  2.4.4 邻亲特性

  原始应激通道邻近组织的存在,保护并支持着通道中细胞的兴奋性。也就是说,在活体上,如果将传导通道上的组织细胞剥离出来,其兴奋性会大受影响。

  2.4.5 应激与供能的量效相关性

  充足的能量供应物质,可以使原始应激通道兴奋性显著提高,而且,能量物质的这种作用随浓度增加而加强。反之,如果减少能量供应物质,可降低传导通道的兴奋性。

  2.4.6 未特化性

  原始应激通道中的细胞并不一定是同一种细胞;传导的信号形式可以是电变化,或离子变化,或小分子物质变化;这种“远程”传导通道,没有形成专门传递信息的单一功能,在形态上也没有分化为专一的结构。

  2.4.7 缝隙连接特性

  在这种原始应激通道上,细胞之间的信息传导是通过接二连三的功能接触区进行的。跟没有形成应激信息通道关系的那些组织细胞相比,在传导通道上的细胞之间的缝隙连接出现得多、功能接触区域面积大。凡是能影响细胞之间功能接触区的因素,都能影响原始应激信息传导。

  2.4.8 液晶特性

  缝隙连接参与了原始应激信息的传导,由于缝隙连接之中也存在液晶态水,因此,我们说生物液晶出现在整个的原始应激通道中。有些液晶态物质对电、热、声、光、压力、磁场、电磁波的作用较敏感,而且传导耗损很小。有些液晶物质可以同生化物质产生耦联的效应。这种由生物液晶组成的传导通道,既能传导快速的物理信息,如应力、电、声、热等;又能传递化学变化信息,如离子浓度变化、小分子量蛋白质变化等。

  2.4.9 发育痕迹特性

  原始应激通道,是顺着组织细胞发生、分化、发育的路径有序地分布的;传输方向和轨迹也是同分化发育路径相关的。发育完成之后,身体上大部分的原始应激通道是静息的。只有当相关的组织受到病害刺激或受到体内代谢因素激惹后,静息的应激通道才被激活,发挥防御、局部免疫、联系、修复和复健机能的功用。

  简而言之,上述的这些特性,反映了原始应激信息通道是低级的和原始的,并且,这些特性同神经、血管、淋巴管、筋膜的特性完全不同。我们可以根据这些特性来识别原始应激信息通道。

  3 针灸现象同原始应激通道特性的关系

  有学者将放射性同位素示踪物质高锝酸钠在20位受试者身上进行实验。在受试者右下肢“悬钟穴” 【即小腿外侧,腓骨短肌与趾长伸肌之间】,皮下注入同位素示踪物质高锝酸钠。结果显示示踪轨迹呈线状延伸,在清晰的主线周边,有示踪剂的弥散;在20例受试者中,有5例出现示踪轨迹分叉,针刺可使之改变;示踪轨迹的迁移速度平均约9 cm/min,针刺后的迁移速度提高为15 cm/min左右(对比主动脉内血流速度约为25 cm/s, 显然示踪轨迹的迁移速度要慢得多) [9 ]。这说明示踪轨迹通道有输运高锝酸钠这种小分子物质的能力,输运的速度缓慢,刺激可改变输运路径,刺激可以加快输运的速度。这项实验显现的示踪轨迹特点,同原始应激通道的低等输运特性是一致的。

  用红外热像仪,观察家兔在不同刺激下,引发长条红外辐射轨迹出现的规律。结果显示,在用点燃的的艾条作为刺激时,引发的长条红外辐射轨迹长度为6~10 cm,轨迹上的皮肤升温为0.7~1.0℃;在用通电的针进行皮下刺激时,引发的长条红外辐射轨迹长度为5~8 cm,轨迹上的皮肤升温为0.5~0.8℃;在使用针刺时,引发的长条红外辐射轨迹则较短[10]。用红外热像仪系统,对40名健康成年志愿者进行观察的结果显示,在人体皮肤上加热,在有些地方热图像仅限于局部,没有明显的扩散,更没有确定的方向。而在另一些地方进行加热,热图像呈线状双向扩展,扩展的速度明显较快。这表明,皮肤加热引发的长条红外辐射轨迹,在身体的有些地方并不出现[11]。

  我们可以从上述的所有实验得出以下结论。刺激引发的长条红外辐射轨迹,都是沿生长发育途径呈长条线状延伸的;热像轨迹通道不能区别刺激的性质,并且双向传导;响应较神经慢很多;传导速度较神经、血流流速慢很多;刺激撤除后,状态恢复缓慢;传导易受干扰。因此,这些实验所显现的施针、施灸后的特点,同原始应激信息通道的发育痕迹特性以及低效的传导特性是一致的。

  用形态计量学方法和硝酸镧浸染法在光镜与电镜下对大白鼠皮肤高电阻区和低电阻区的细胞结构进行比较研究,发现低阻点皮肤细胞缝隙连接的数目明显多于高阻点,其直径也较高阻点者为大。皮肤细胞的其它结构在两类皮肤点间未见区别[12]。用电镜与光镜的形态计量学方法,研究大鼠胸腹段和背部段皮肤的结构特征。结果表明无论是表皮的厚度、角质层的厚度、皮肤细胞的层数、细胞间隙体的密度和桥粒体的密度等参数,在观察区域内均未见明显差异。但是在被称为“经线”的皮肤中,细胞缝隙连接的面数密度、平均外径和平均面积均明显大于邻近皮肤。“经线”上每个皮肤细胞膜上的缝隙连接面积,为其邻近对照皮肤细胞的12倍以上[13]。上述这些现象,同原始应激通道的发育痕迹特性以及缝隙连接特性是一致的。

  4 原始应激通道同神经-体液的关系

  在神经-体液系统出现之前,生命体依靠原始应激系统的功能维持着生命整体活动。当神经- 体液系统出现之后,生命体就依赖神经-体液系统维持生命整体活动了。不过,我们在上面的论述中证明了:即使神经-体液系统出现后,原始应激通道并未消失, 在一定的条件下,一些通道被激活,发挥原始的作用。当原始应激通道被激活时,通道中的电位分布、离子浓度、小分子量蛋白质出现变化,会在紧邻神经-体液系统的地方对其产生影响。原始应激通道中的有些部位是紧邻神经-体液系统的。例如,针灸直接作用到的真皮中,在真皮上部称为乳头层(Papillary Layer)的里面,就含有丰富的毛细血管和毛细淋巴管,还有游离神经末梢和触觉小体(Meissner)。

  神经细胞主要通过神经末梢表达或者接收信息。神经末梢分为运动神经末梢(Motor Nerve Ending)和感觉神经末梢(Sensory Nerve Ending)。运动神经末梢主要支配肌纤维的收缩和腺体的分泌。感觉神经末梢主要检测肌体内外的变化。但是,在原始应激通道上出现的变化信息,不能直接进入神经细胞,通常是经过游离神经末梢,或神经末梢上的小体、终球等装置,选择性换能后才能引发神经冲动。即使在蝾螈神经胚期,也没有看到原始应激通道同神经细胞有直接关系。它们之间是通过B-R细胞(Rohon-Beard Cell)来感受应激信息的。

  在原始应激通道所处的一些组织中存在着肥大细胞,神经末梢同肥大细胞可发生密切接触。例如,赵长青等报道,在大鼠耳廓皮肤及鼻黏膜中,肥大细胞与神经末梢存在较密切的形态学构筑关系,这提示该二者之间可能发生功能上的联系[14]。可是,我们要强调指出:即使出现胞膜对胞膜的接触,也并不形成类似突触的关系,而是通过肥大细胞释放化学介质,间接影响神经末梢和感受器的兴奋阈值。因此,这完全不同于直接刺激神经所产生的效应。

  也就是说,针灸刺激激活了原始应激通道,通道中的生物信号,例如钙离子浓度变化,使通道周边的肥大细胞进入应激状态,若紧邻有神经末梢,受激的肥大细胞所释放的化学介质就可间接影响神经的兴奋性。

  体液主要通过血管和淋巴管输运。体液同组织细胞的物质交换或传送,发生在毛细血管管壁和淋巴毛细管管壁上。这些管壁的通透性受到相邻组织细胞所荷载物质的影响。例如,当毛细血管邻近的组织处于静息状态时,大部分毛细血管是闭锁的,管壁的通透性也变差。当邻近组织的机能活跃时,毛细血管重新开通,管壁的通透性增强。也就是说,当原始应激通道受刺激后,通道中的组织,会产生像钙离子浓度变化之类的生物信号,在紧靠毛细血管的地方,钙离子浓度变化可令毛细血管周边的肥大细胞释放多种介质。其中组胺(Histamine)和血清素 (Serotonin)可改变血管通透性。于是原始应激通道沿途的毛细血管就舒张开来,管壁的通透性增加。据此,我们也能够觉察受刺激的原始应激通道,在身体浅表部位的路径走向和应激状况。

  当针灸作用到原始应激通道上时,虽然没有直接作用在神经上,也没有直接作用在血管上,但是可以通过原始应激通道上的组织细胞及细胞外基质,间接引起神经-体液系统的反应。

  原始应激通道同神经-体液系统密切交织的部位,形成了“交会结构”,在这样的部位上,小淋巴管、毛细血管、游离神经末梢的分布较周围丰富;由于毛细血管、淋巴管及神经末梢的周边分布有肥大细胞,因而该部位肥大细胞的数量也较多;并且在这样的部位上,没有密集的小动脉。此外,由于源于中胚层的组织中的成纤维细胞较密集,尤其是当原始应激通道被内、外刺激激活后,保留在结缔组织内的一些间充质细胞开始增殖分化为成纤维细胞;同时,纤维细胞也开始转变为成纤维细胞,并进行分裂增生。于是,该部位的细胞之间及细胞外基质的缝隙连接数量会明显多于对照部位。有些“交会结构”部位同“穴位”可以对应。

  特别要强调的是,只有在被激活的情况下,“交会结构”部位的诸特点才能完全表现出来;也只有在被激活的情况下,才能表现出沿原始应激通道的电特性、热传导特性、微血管舒张特性、局部过敏反应特性等等现象。而且,由于刺激信号沿原始应激通道传送,所以沿途影响的神经节段是不同的,于是呈现跨神经节段的生理效应。

  显然,针灸刺激的作用,不仅仅是激发原始应激通道的反应,同时也通过跟神经-体液系统关系密切的部位,间接激发神经-体液系统的原始反应。因此,虽然原始应激通道是“体表内脏相关”的基础,但是,这并不是唯一的关联通道。

  由于人类依赖神经-体液系统维持生命活动,所以,针灸激发身体整体的原始应激反应是同神经-体液系统密切相关的。不过,应当指出:这跟直接刺激神经或直接刺激血管,效果很不相同。

  5 讨论

  5.1 关于胚胎发育路径

  虽然在上面的论述中,仅仅以针灸所作用到的真皮及结缔组织为例,追寻到中胚层及其组织分化的路径,探讨了相关原始应激通道中所包含的组织细胞及这些组织细胞的特点。但是,原始应激系统不仅仅局限在中胚层的发育路径上。外胚层的发育路径和内胚层的发育路径同样是原始应激系统的构成部分。例如,内胚层形成了消化管的主要部分,在脊椎动物身上还分化出消化管附属腺的肝脏、胰脏,以及胸腺、甲状腺等的衍生体。这些发育分化的路径,同样形成了原始应激信息通道。所以,对针灸的效应部位的研究,不应限于某一深度上,还应顾及各深度上的不同组织层次。另外,细胞外基质在原始应激信息传递过程中,起怎样的作用,也值得关注。

  因此我们说,当人们拥有了一本《人体组织细胞发育生长路径》时,相当于拥有了施行治疗的导航图。

  5.2 细胞间的连接与皮肤电阻

  本文强调原始应激通道是由生物液晶物质同缝隙连接铺就的。应当指出,细胞与细胞间,或细胞与细胞外基质的联结结构方式(Cell Junction)有多种,它们把相互紧靠的组织细胞固着在一起。其中,只有通讯连接可以在相邻细胞之间建立直接通讯联系。通讯连接中的“缝隙连接”存在于动物组织中。在神经细胞上、平滑肌上、心肌上的间隙连接是“电紧张突触”(Electrotonic Synapses)的结构基础。

  间隙连接处的电阻远比细胞膜的低,低到同细胞内的细胞质的电阻值相近。因此,整条被激活的原始应激通道可以呈现出低电阻。然而,这并不是皮肤上显现低电阻的唯一原因。影响我们获得皮肤表面电阻测量值的活跃因素,是皮下微血管舒张的程度。

  5.3 双向传导与“交会结构”部位

  原始应激通道可以双向传导,这种“双向”不单单指由刺激观察点开始,朝上下两端传导,还应当注意到,来自上端或下端的应激信号也可以传导到刺激观测点。这就意味着“交会结构”部位不只有“输入”功能,它也可以是“输出”的。在远处的器官组织出现病变时,激活了相连的原始应激信息通道,该通道上的生物信号,例如钙离子浓度变化,会沿途传递。如果途径上有紧邻的肥大细胞,钙离子浓度的变化就能启动肥大细胞释放介质。在“交会结构”部位,由于小淋巴管、毛细血管、游离神经末梢密集,于是,肥大细胞释放的介质引发毛细血管跟淋巴管扩张,造成器官组织和体表皮肤出现早期的局部炎症反应——阳性反应点;或者大大降低了神经末梢的兴奋阈值,造成器官组织和体表皮肤上出现痛敏点、压敏点。这些都是“交会结构”部位的“输出”现象。要指出的是,“交会结构”并不一定位于“穴位”上;而“穴位”却一定在“交会结构”部位。

  5.4 原始应激通道的“开、闭”状态

  人体中的原始应激系统,不像神经系统和血管系统那样状态恒定、时刻工作,机能活跃。事实上,整个原始应激系统通常是静息的。然而,不时地会有个别的原始应激通道,在某个时段会出现激活状态。这是因为,除了病菌刺激外,人体组织器官的细胞寿命是不相同的。细胞死亡后,必然要有新的细胞来替代。凡需要不断产生新的分化细胞,以及细胞本身不能再分裂的细胞,都要通过干细胞所产生的具有分化能力的细胞来维持肌体细胞的数量,此时就激活了原始应激系统参与局部的发育分化过程。原始应激通道中的间充质细胞能够分泌许多因子,维持干细胞的增殖、分化和存活。所以,由于细胞寿命不相同,导致人体上的各原始应激通道的“开”、“闭”状态不同。这种状态看上去变化无常,不过,由于同组织细胞寿命有关,这又是有规律可循的。研究清楚这方面的规律,可以在施行治疗时,因人、因时采用不同的方式,以提高疗效。

  5.5 细胞中的水

  细胞中的水是液晶态的, 液晶态水具有独特的性能,尤其是吸附在大分子(如核酸、蛋白质和多糖等)表面上的水,必然形成三维的量子薄膜,这类薄膜蕴藏着量子反常霍尔效应、高效热电效应、激子凝聚等量子现象的可能性。而这类薄膜上的电子自转方向与电流方向之间存在着确定的关系。不同方向运动的电子各行其道,互不干扰,从而使能量耗散很低。

  由于液晶态的水对压力、应力、重力敏感,当原始应激通路中的液晶水因外力改变而受到作用时,其传导生物信息的特性在一定程度上会受到影响,浸浴在液晶态水中的细胞骨架,会不同程度地因影响而发生功能变化,也就会影响生物体中一些组织、器官的新陈代谢活动。

  例如,在宇宙航行中,进行生理变化研究时,发现了一些与地面实验不一致,甚至与经典的生理学理论相悖的现象,如:在宇宙空间环境中,淋巴细胞生长衰减;细胞的代谢、细胞骨架结构以及基因表达都发生了变化;研究发现细胞骨架结构微管自组装过程中分枝时,重力是的必要因素;而且还发现,单细胞浮游生物对重力的敏感性,主要取决于由代谢水平所决定的细胞的运动性[15];等等。那么,细胞是通过什么机理产生对重力的敏感性呢?这个问题至今还没有明确答案。而从原始应激系统的视角来看,细胞的所有构成物质中,占重量比例最大的是水,并且,细胞中的水是液晶态的,而液晶态的水对重力是敏感的。因此,在宇宙航行中研究细胞内液晶态水的有序流动性和溶解性变化及其对代谢水平的影响、研究液晶态水对浸浴在其中的细胞骨架的影响,都是值得重视的。

  再如,针刺治疗的提、插、捻、转等手法,为何有不同的效应?从原始应激系统的视角来看,作用到原始应激通路及“交会结构”上时,不同手法产生不同的应力变化,导致原始应激通路中的液晶态水承受不同的刺激,从而以不同的影响方式激发不同的效应。

  对细胞内液晶态水的深入研究,必然会促进生命科学的发展。

  6 研究原始应激通道的意义

  我们的分析研究指出:在高等动物体内存在着原始应激信息通道。

  尽管原始应激通道是低级的,其功能也不强劲,然而,原始应激通道不但是生物体内组织器官的贴身护卫线,也是组织器官最终所依赖的供应线。对原始应激通道进行的刺激(自然的或人为的),可以使通道所涉及的组织器官出现趋胚胎化的修复效应。而组织器官受到伤害,其受激信息也会沿同源的原始通道传导,从而在体表引发反应。 古希腊著名医生希波克拉底 (Hippocrates,460—377BC.) 指出:“病人的本能,就是病人自己的大夫,医生们是帮助本能的。” 我们认为,古应激系统的这种反应,就是一种本能。充分探知和利用病人的这种本能,可以及早发现机体的异常,可以及早进行治疗,可以少用药甚至不用药。

  当前,医学正在朝着个体化医疗的方向发展。由于原始应激通道的兴奋性随着生物体的体内环境在变化着,从而呈现出明显的个体特性。揭示原始应激通道在人体中的存在,为个体化的诊断,为个体化治疗方案的制定、为发展出新技术、新方法,提供了广阔的视野。

  原始应激通道对神经体--液系统有影响,这种影响不同于直接作用于神经--体液系统,而神经--体液系统是如何响应原始应激通道提供的信息,是一个值得深入探索的课题。这将有助于开拓神经生理学和体液系统的新的研究领域。

  原始应激通道的核心物质是生物液晶。广泛开展对活体中生物液晶性质的研究,有助于阐明细胞内生物调控信号是如何产生广泛效应的;有助于了解生命体感受到电、磁、粒子、超低音振动以及引力场变化的机制;有助于阐释人类在太空条件下,机体出现某些异常现象的原因。也为再生医学和组织器官的体外培育提供了参考思路。生物液晶的易变特性,必然会为生物多样性的产生、为新物种的出现提供了条件,这为生命科学的研究开辟了一扇新窗口。

  参考文献

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  [15] 王宪章. 细胞重力生物力学. 载人航天信息[J] ,2001年,第6期

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  卢湘岳(男),理学硕士,副研究员,主要从事神经生理学方面的研究工作。E-mail :luxy3@yahoo.cn


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