《Chinese Medicine》:Advances in electroacupuncture for perioperative neurocognitive disorders: mechanisms and clinical evidence
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围手术期神经认知障碍(PND),包括术后谵妄、延迟性神经认知恢复和术后认知功能障碍,是老年手术患者的常见并发症,与恢复受损、生活质量降低以及术后发病率增加相关。目前的管理仍主要是支持性和预防性的,有效的靶向治疗仍然缺乏。电针(EA)作为一种微创神经调节干预,因
围手术期神经认知障碍(PND),包括术后谵妄、延迟性神经认知恢复和术后认知功能障碍,是老年手术患者的常见并发症,与恢复受损、生活质量降低以及术后发病率增加相关。目前的管理仍主要是支持性和预防性的,有效的靶向治疗仍然缺乏。电针(EA)作为一种微创神经调节干预,因其潜在的多靶点调节作用而日益受到关注。本综述总结了目前关于EA治疗PND的机制和临床证据。临床前研究表明,EA可能调节多个相互作用的病理过程,包括神经炎症(neuroinflammation)、氧化应激(oxidative stress)、自噬功能障碍(autophagy dysfunction)、铁死亡(ferroptosis)、线粒体损伤(mitochondrial injury)、微生物群-肠-脑轴(microbiota-gut-brain axis)失调和海马突触可塑性(hippocampal synaptic plasticity)。最近的PND/术后认知功能障碍(POCD)动物研究进一步支持EA相关的NLRP3炎症小体(NLRP3 inflammasome)激活、cGAS–STING信号(cGAS–STING signaling)、SIRT1/NRF2/GPX4介导的铁死亡(SIRT1/NRF2/GPX4-mediated ferroptosis)、AMPK/SIRT1/FOXO1/PINK1/Parkin相关的自噬通路(AMPK/SIRT1/FOXO1/PINK1/Parkin-related autophagy pathways)以及丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)相关的突触可塑性(MAPK-related synaptic plasticity)调控。临床研究和荟萃分析(meta-analyses)表明,EA及相关穴位电刺激(acupoint-based electrical stimulation)技术可能减少老年手术患者术后早期认知衰退并改善短期认知结局。然而,整体证据仍受到异质性刺激方案(heterogeneous stimulation protocols)、不同穴位处方(variable acupoint prescriptions)、不完全盲法(incomplete blinding)、短期随访(short follow-up)和依赖认知筛查量表(cognitive screening scales)的限制。一些提出的机制部分是从非PND模型中推断的。未来的研究应使用标准化的EA方案、临床相关的PND模型、动态机制评估(dynamic mechanistic assessments)和足够效力的假对照试验(sham-controlled trials),以明确EA在PND中的治疗作用。
**Introduction**
围手术期神经认知障碍(PND)在老年手术患者中发病率高,严重影响生存质量与术后死亡率,当前缺乏特异性治疗。电针(EA)作为微创神经调控技术,因其多靶点调节潜力而受到关注。本综述汇总了EA治疗PND的机制与临床证据。
**The mechanism of EA in PND**
PND的病理生理涉及神经炎症(neuroinflammation)、氧化应激(oxidative stress)、自噬功能障碍(autophagy dysfunction)、突触损伤(synaptic impairment)、线粒体损伤(mitochondrial injury)等多重交互过程。手术与麻醉可通过系统炎症、血脑屏障(BBB)破坏、神经免疫信号、疼痛应激及微生物群-肠-脑轴(microbiota-gut-brain axis)失调启动这些过程。EA可能通过调节上述机制发挥保护作用。
**Neuroinflammation**
神经炎症是PND的关键驱动因素。围手术期应激释放损伤相关分子模式(DAMPs),如高迁移率族蛋白B1(HMGB1)、ATP等,激活外周免疫并破坏BBB。EA在PND模型中的直接证据显示,通过下调海马Toll样受体2和4(TLR2/4)表达、抑制小胶质细胞活化,降低白细胞介素-1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等炎症因子释放。EA抑制NLRP3炎症小体(NLRP3 inflammasome)的启动与激活阶段,下调其组分(NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白ASC和半胱天冬酶-1),减少IL-1β和白细胞介素-18(IL-18)产生。在PND动物模型中,EA还抑制cGAS–STING信号通路(cGAS–STING signaling),减少下游核因子κB(NF-κB)和干扰素调节因子3(IRF3)介导的炎症反应。此外,EA通过α7烟碱型乙酰胆碱受体(α7nAChR)相关信号减少海马肥大细胞(mast cells)脱颗粒,并调节小胶质细胞M1/M2极化平衡。在微生物群-肠-脑轴方面,EA重塑手术诱导的肠道菌群失调,增加有益菌(如Coprococcus)并减少潜在致病菌(如Helicobacteraceae),改善肠屏障和BBB完整性,减轻海马神经炎症。
**Oxidative stress**
氧化应激源于活性氧(ROS)和活性氮(RNS)产生超过抗氧化能力,导致脂质过氧化、蛋白质和核酸损伤。过氧化损伤是铁死亡(ferroptosis)的核心驱动。EA在PND模型中通过调节铁转运蛋白(如下调转铁蛋白受体1(TFR1)和二价金属离子转运蛋白1(DMT1),上调铁外排转运蛋白铁蛋白(FPN))限制铁超载;激活GRX1/GSK-3β/核因子红细胞2相关因子2(Nrf2)通路,促进Nrf2核转位,增加下游抗氧化蛋白谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)表达,抑制铁死亡。在线粒体保护方面,EA可稳定线粒体膜电位,减少线粒体通透性转换孔开放,抑制细胞色素c释放和下游半天冬氨酸蛋白酶(caspase)激活,并促进端粒酶逆转录酶(TERT)向线粒体转位以降低线粒体ROS。
**Autophagy**
自噬在神经元稳态中至关重要。PND中,自噬启动异常(如通过哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、AMP活化蛋白激酶(AMPK)和磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)通路紊乱)及下游自噬流受阻(因溶酶体功能损害)导致p62、泛素化蛋白和受损线粒体堆积。EA在PND模型中通过调控AMPK/Unc-51样自噬激活激酶1(ULK1)相关自噬启动、激活去乙酰化酶1/叉头框蛋白O1(SIRT1/FOXO1)通路增加Beclin-1表达、减少p62积累,并通过PTEN诱导激酶1/帕金蛋白(PINK1/Parkin)介导的线粒体自噬(mitophagy)促进受损线粒体清除,改善能量代谢与认知功能。目前研究多依赖静态标志物(LC3-II、Beclin-1、p62),动态自噬流评估仍不足,需进一步明确EA对自噬不同阶段的调节作用。
**Synaptic plasticity, neural electrical activity, and brain network connectivity**
分子与细胞异常最终汇聚于突触可塑性(synaptic plasticity)、神经电活动和脑网络连接。EA在PND模型中可直接调节海马突触可塑性相关信号,如激活细胞外信号调节激酶/丝裂原活化蛋白激酶/环腺苷酸反应元件结合蛋白(ERK/MAPK/CREB)通路和抑制p38 MAPK磷酸化,增加突触后致密蛋白95(PSD-95)和突触素(synaptophysin)表达。然而,EA对长时程增强(LTP)、脑电图(EEG)振荡及大规模功能网络(如默认模式网络(DMN))的直接证据有限,相关支持主要来自阿尔茨海默病、血管性认知障碍等非PND模型。
**Additional mechanisms**
除上述机制外,铁死亡(ferroptosis)和线粒体能量代谢异常在PND模型中已有直接EA证据,如通过SIRT1/NRF2/GPX4通路抑制铁死亡并改善线粒体膜电位与超微结构。细胞凋亡(apoptosis)虽与线粒体损伤相关,但EA在PND中的直接证据有限。泛素-蛋白酶体系统(UPS)相关的蛋白质稳态(proteostasis)及蛋白质组学层面的调节仍属未来研究方向,尚无直接EA-PND证据。
**Clinical evidence for EA in PND**
临床试验与系统评价提示,EA、经皮穴位电刺激(TEAS)及手针可能降低老年手术患者术后早期认知衰退。荟萃分析显示,围手术期EA可减少PND发生率、改善简易精神状态检查(MMSE)评分、降低白细胞介素-6(IL-6)、IL-1β、TNF-α及S100β水平。不同干预方式(EA、TEAS、手针)及穴位选择(如百会(GV20)、内关(PC6)、足三里(ST36)等)存在差异。刺激方案(频率、波形、强度、时机)的异质性、不完全盲法、短随访期及依赖认知筛查量表(MMSE、蒙特利尔认知评估(MoCA))是目前主要局限。已有研究探索术前预处理、术中及术后重复刺激等方案,但最佳参数与时机尚未确定。未来需多中心、假对照、充分把握度的随机对照试验,采用标准化方案、长期随访及综合神经心理学评估。
**Conclusion**
EA在PND中展现多靶点调节潜力,但不同机制的证据强度不均。直接EA-PND证据在NLRP3炎症小体、cGAS–STING信号、微生物群-肠-脑轴、铁死亡及相关通路(如SIRT1/NRF2/GPX4)方面相对较强,而BBB调控、DAMPs-RAGE/HMGB1信号、大规模脑网络连接及蛋白质组学调节仍需直接验证。临床证据支持短期认知改善,但受方法学局限限制。未来应优先采用临床相关PND动物模型、标准化EA方案、动态机制评估及高质量临床试验,以明确EA的治疗作用。