韩济生与针刺镇痛原理的发现

　　针刺镇痛原理是由我国著名神经生理学家、中科院院士、博士生导师韩济生教授,历经三十余年艰难探索作出的一项重大科学发现, 该成果的发现过程给人们诸多的方法学启迪。   　　针刺镇痛是千年不解之谜   　　针刺为什么能镇痛呢？中国传统医学按照“通则不痛”的理论,将其归结为“疏通经络”,而对针刺镇痛的内在规律研究不够。50年代末期,我国医务工作者把针刺止痛的经验转用于消除外科手术引起的疼痛,开创了针刺麻醉这一新的技术,由此开展了针刺镇痛机理研究。在针麻能做开胸、肺切除这种大手术的客观事实面前,国内外医学界感到震惊,不少人也感到疑惑不解,人们不约而同地期待着中国医务工作者给予针刺镇痛以科学的解释。为此,1965年在卫生部钱信忠部长的指示下,国内抽调出专人致力于针刺麻醉原理研究,韩济生教授就是其中之一。从此,他走上了一条攻克千年谜团的科研探索道路。   　　从证实已知着手,借科学假说启动思维   　　接受研究针刺镇痛原理任务后,面对千古谜团,该从何着手呢?韩教授为首的三人科研小组对临床针麻手术做了初步调查后,认为必须在人体做实验,先确定针刺镇痛这个事实。经过一段时期的探索,利用阳极电流将钾离子导入皮肤的测痛方法,很快他们就发现：在人体合谷、足三里、太冲等不同穴位上针刺都能引起不同程度的镇痛作用,镇前的曲线符合缓升缓降的特点,而停针后痛阈恢复的半衰期总在16min左右。这一规律性发现令他们激动不已,因为它预示着必有某种或某些化学因素在针刺镇痛中起作用,只要找到这些化学物质就有可能揭示针刺镇痛的奥秘。遗憾的是“文化大革命”打断了他们科研进程。   　　1972年,沉寂数年的针刺麻醉因《人民日报》上一则宣传报道,再次震憾了国内外医学界，吸引了世界30多个国家的专家、学者前来参观学习，也得到了中央高层领导的重视，按照周总理指示，针刺镇痛原理研究也得以恢复。接着1966年的科研工作和思维,韩教授在建立家兔和大鼠针刺镇痛模型的基础上，选择了从中枢入手寻找镇痛物质的科学实验研究工作，并很快获得了两组重要的事实材料:   　　一是应用脑脊髓交叉灌流。从针刺镇痛的家兔脑内引出脑脊髓注入未经针刺的另一家兔脑内，结果发现脑脊髓能使后者产生明显的镇痛效应，这提示针刺镇痛后的脑脊髓内含有机体自身产生的、具有镇痛作用的化学物质；二是给大鼠注射镇痛物质“吗啡”，结果发现：凡电针镇痛有效的大鼠注射吗啡也有效，而电针镇痛无效的大鼠注射吗啡也无效,这说明针刺镇痛与吗啡镇痛在作用机理上存在着相似之处。吗啡是一种外源性镇痛物质，而针刺只是一种刺激,这表明体内有一种类似于吗啡样的物质存在,并且和针刺有着密切的关系。那么这种物质是什么呢？在没有弄清楚之前，韩教授借助于类比推理提出了“内源性吗啡样物质假说”，用“阿片肽”给这种未知物质作了命名,在1972年10月上海会议上报告了自己的研究成果。为了证实自己的假说,进一步揭示针刺镇痛的物质基础,上海会议以后,他将全部精心投入到“阿片肽”研究当中。   　　把握前沿新成果,及时调整科研思路   　　“阿片肽”实证研究,一开始就面临着两种选择,一是从脑或脑脊液化学分析着手,提取有效成份,以发现新的镇痛物质;二是从脑内已知化学物质中寻找与针刺镇痛有关成份。由于当时缺乏必要的生化分离经验和实验手段,韩教授选择了第二条思路。脑内已知的化学物质有数十种之多,究竟从何种物质着手呢?韩教授带领他的同事们在查阅大量有关中枢神经化学文献的基础上,选中了5-羟色胺（5-HT）作为第一个研究目标,经过几个月的实验研究,很快就确定了中枢5-HT在针刺镇痛中的重要作用,发现了脑内5-HT含量升高的幅度（变化%,y）与其针刺镇痛效果（痛阈升高%,x）呈正相关变化规律。接着,他们又投身到几茶酚胺研究中,进一步发现脑内去甲肾上腺素（NA）主要对抗针刺镇痛,而脊髓中的NA都加强针刺镇痛。正当他们在脑内已知化学物质中辛勤耕耘中,与他们在同一领域中沿着第一条科研思路奋进的美、英两国的科学家取得了突破性进展,1975年美国的Mayer等报告人体针刺镇痛能被阿片受体拮抗剂纳洛酮阻断,用新的科学事实证明针刺镇痛是在人体自身的阿片样物质作用下完成的;同年,英国的Hughes等从猪脑中分离出了由5个氨基酸组成的具有吗啡样作用的生物活性肽——脑啡肽;接踵而来的工作又发现了脑内由17个氨基酸组成的强啡肽,由31个氨基酸组成的β-内啡肽以及对吗啡敏感的M受体、对脑腓肽敏感的δ受体和对强啡肽敏感的k受体。三类阿片肽及其相关受体的新发现如同给中国的针刺镇痛研究注射了一针兴奋剂,也便韩济生教授从中看到了针刺镇痛原理研究的前途,萌生了开展针刺镇痛与三类阿片肽及其相关受体关系实证研究的新思路。   　　首先,他根据Mayer关于纳洛酮阻断人体针刺镇痛的报道设计了一个实验：给动物脑室和脑内各核团注入阿片拮抗剂纳洛酮,以观察阿片肽、阿片受体参与针刺镇痛的情况，结果发现纳洛酮对不同类型的阿片受体有不同的亲和力，实验无法区分是哪一种阿片肽在起作用。既然阿片拮抗剂与阿片受体之间的结合缺乏特异性,那么用特异性的阿片肽抗体与阿片肽结合,减少阿片肽与相关受体的结合机会,能不能分清不同阿片肽在针刺镇痛中所起的作用呢?带着这一思路，1979年他在瑞典Terenius实验室进修期间，与有关方面共同合作应用他首创的中枢微量注射抗体法开创了阻断内源性释放的阿片肽的功能研究这一新的课题，从而发现针刺所释放的β-内啡肽主要在脑内起镇痛作用，强腓肽主要在脊髓发挥镇痛作用，脑腓肽则在脑和脊髓都起作用，并进一步证实：强腓肽的作用是通过脊髓中的k受体完成的。   　　持之以恒、穷追不舍,谋求旧现象的新解释   　　上述科学发现揭示了三类阿片肽的作用部位与其在针刺镇痛中的作用,但针刺究竟在体内释放出哪一类阿片肽,作用于哪一类阿片受体而发挥作用,却仍是一个未知数。更令人迷惑的是,加拿大的Pomeranz发现同样剂量的纳洛酮(2mg/kg)可阻断低频电针镇痛,但却不能阻断高频电针镇痛,而采用相同的实验方法时,韩教授却发现将纳洛酮剂量加大到足以阻断k受体的程度,则大鼠的高频电针镇痛也能被阻断。联想到在同一穴位上应用不同的针刺手示可产生不同的治疗效这一事实,韩教授意识到不同频率、不同手段的针刺可在有不同的神经通路,由不同的阿片受体和阿片肽介导。为了解开这一疑团,赋予临床事实以科学解释,韩教授用选择性很高的各类阿片受体拮抗剂和特异性很强的阿片肽抗体作为工具药。在大鼠身上进行各类实验,经十年的探索（1982年—1992年）,摸清了针刺镇痛与三类阿片肽及其相关受体之间的关系：低频（2Hz）针刺镇痛由m/8受体介导,需要β-内腓肽（脑内）和脑腓肽（脑和脊髓）转递;高频（100Hz）针刺镇痛由k受体介导,主要由脊髓中的强腓肽转递。并用电学和化学性刺激及损毁等一系列实验证明：2Hz电针信息需上行到下丘脑去状核才能引起脑内释放β-内腓肽和脊髓释放脑腓肽:而100Hz电针信息只要上行到桥脑的臂旁梗就能返回脊髓引起啡肽的释放;刺激弓状核和臂旁核引起镇痛的最佳频率分别为16Hz和128Hz。韩教授的这一研究成果揭示了低频和交频针刺引起镇痛的不同内在机制,得到学术界的一致肯定。后来,他又应用这一发现的科学原理设计制造了低频和高频自动交替、能使三种阿片肽都释放的新型电针仪(七五攻关获奖产品)和经皮肤穴位刺激仪(HANS)。这两项成果填补了国际医学空白,克服了传统中医手捻针和一般电针治疗的不足,提高了针刺疗效。   　　困惑和质疑激发兴趣,使科研向纵深发展   　　针刺确实能镇痛,而令人困惑不解的是许多病人连续针刺一段时期或留针6-8小时后,镇痛效果反而会逐渐减弱。1978年,韩济生教授在大鼠实验中也遇到了这一现象,并近一步证实对电针耐受的动物注射吗啡后也不会产生镇痛,他把这种类似“吗啡耐受”的临床现象称之为“电针耐受”。吗啡耐受缘于体内产生的吗啡抗体的作用、电针耐受又是什么原因引起的呢？从矛盾论的基本原理来分析,韩教授感到针刺或许不止产生镇痛的物质,而很可能产生对立面,针刺耐受有可能是由体内产生的“抗阿片物质”作用的结果。在这一思想的引导下,韩教授开始了从电针耐受的大鼠脑中寻找抗阿片物质的研究工作,经过五年探索,终于找到了八肽胆囊收缩素（cck-8）、血管紧张素Ⅱ等抗阿片物质,从细胞水平上证实在同一神经细胞的细胞膜上存在着阿片受体与cck受体,原来体内本身就存在着阿片肽（镇痛）系统与抗阿片肽（阻滞镇痛）系统,电针耐受是由于长时间电针条件下,过盛的阿片肽功能活动可激活抗阿片系统,使中枢释放大量的抗阿片物质cck-8,引起同一细胞膜上的cck受体与阿片受体发生对抗作用。   　　抗阿片肽物质系统的新发现,科学的阐释了电针耐受现象的内在机制,但却无法解释针刺产生的镇痛效应可持续几天或几周这一临床事实。难道体内还存在一种未知的镇痛加强系统？带着这一质疑,韩教授查阅有关痛觉生理的文献资料,获悉国内外对脑到脊髓的下行抑制通路研究较多,对边缘系统如何发挥作用的研究较少,以及国内有关脑内神经核团参与针刺镇痛的实验报道等重要信息。针刺是否会激活脑内一个或几个组成环状的神经通路?他觉得这一尚未开拓的处女地或许就是解开谜团的突破口。于是,他和助手们设计了一套神经生理学和神经药理学试验。试验中发现,在中脑PAG、伏核、杏仁核、缰核四个核团中任一个或左右一对中注入微量纳络酮,都可使针刺镇痛明显减弱;同样,在这ABCD四个核团中的任一个中注入微量吗啡,都可引起镇痛。特别值得注意的是,在核团A（如PAa）中注射吗啡后能引起核B（如伏核）中脑腓肽释放增多;而向核团B（如伏核）中注射纳洛酮后,核团A（如PAG）中注射吗啡引起的镇痛又可被阻断,这表明核团之间确有阿片能的神经联系。后来他们从A到B、从B到C、排列组合,逐一检验,终于发现:脑内的PAG→伏核→杏仁核→缰核→PAG之间存在着一条环形神经通路,称为“中脑边缘镇痛环路”,各核团间有着兴则俱兴、灭则俱灭的正反馈联系。这一环路一旦被针刺所激后,可以往复进行,连续一个相当长的时间,而如果阻断了其中一个环节,针刺镇痛的后效应将大大缩短。   　　针刺镇痛原理发现的科学价值   　　针刺镇痛原理研究是我国历时最久,令世人瞩目的一项重大科研攻关项目。其中许多科学发现对我国医学乃至世界科学技术发展有着重大学术价值。   　　(1)针刺镇痛原理的发现,阐明了针刺镇痛的内在机理,卸去了针刺疗法的神秘面纱,激起了中外医学界对针灸疗法的兴趣,促进了针灸疗法在全世界的推广应用,因此导致了80年代中期以来全球“针灸热”的蓬勃兴起。   　　(2)针刺镇痛原理研究开拓了中医现代化的新思路,加速了针刺手法、经络实质,针灸原理研究的新进程。特别是电针仪和经皮肤穴位刺激仪的发明，不仅使传统针灸疗法插上了现代科学的翅膀，扩大了临床应用范围；而且为中国传统医学基础理论研究、应用技术的开发和医疗器械的研制提供了可资借鉴的成功经验。   　　(3)针刺镇痛原理研究虽揭示的是一个古老的命题,但研究过程首创的脑内微量注射抗体法,揭示的针刺镇痛与阿片肽、阿片受体的内在联系,勾划出的中脑边缘镇痛回路等成果却极大的丰富了现代神经的内容,把中国神经生物学和痛觉生理研究推向了世界前沿。 针刺镇痛原理发现的科研过程告诉我们:科研思路出自长期的思索,但有些也来自困惑与质疑。尤其是在无人问津的空白地带,神秘的问号既是科研思路取之不尽的一个源泉,又是激励人们不断探索的重要动力。科学假说是揭开科学之谜的一种重要思维形式,不断提出新假说,修正假说,是作出科学发现与发明的一条成功之路。在科研道路上不但需要研究者持之以恒,坚持不懈,同时也需要研究者齐心协力、通力合作。 　 《中医研究》 文/杨光华　饶淑华　鲍蔚敏 （1997年6月）