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经皮穴位电刺激介导围手术期肺损伤防护的分子机制及应用研究进展

来源 2026-06-16 21:53:34 医疗监管

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【综述】

术后肺部并发症(postoperative pulmonary complication, PPC)是影响患者术后康复与预后的重要风险因素之一,其发生主要源于呼吸机相关性肺损伤(ventilator‑induced lung injury, VILI)。最常见的PPC是呼吸衰竭、胸腔积液、肺不张等[1]。PPC会延长住院时间、增加术后病死率。临床上多采用肺保护性通气策略(lung protective ventilation strategy, LPVS)以减少PPC的发生[2]。鉴于传统LPVS及相关药物在防治肺损伤方面作用的局限性,且部分疗法在特定人群中的应用尚存争议,探索补充或替代性肺保护措施具有重要临床意义。近年来,经皮穴位电刺激(transcutaneous electrical acupoint stimulation, TEAS)因其在围手术期展现的肺保护潜力而备受关注。本文就TEAS在围手术期的临床应用与作用机制研究进展予以概述。

1 围手术期肺保护及治疗瓶颈

1.1 围手术期肺保护机制

传统的围手术期LPVS包括小潮气量通气、呼气末正压(positive end expiratory pressure, PEEP)和肺复张。目前最实用的全麻患者LPVS是小潮气量通气(6~8 ml/kg标准体重)及允许性高碳酸血症、个体化PEEP、间断肺复张、低吸入氧浓度、拔管前再次膨肺,以及在麻醉后监测治疗室期间的体位变动(如左右侧卧位、半卧位等),其他辅助措施还包括俯卧位通气、高频振荡通气、液体通气疗法等[3‑4]。

区域力学的差异在VILI中起重要作用,VILI主要由气压伤、容积伤、萎陷伤(剪切伤)、生物伤和远距伤导致。较高的肺驱动压(平台压与PEEP的差值)意味着肺实质在机械通气中受到较大循环应变的影响,代表低肺顺应性,是急性呼吸衰竭患者不良结局的最强预测指标[5]。通过小潮气量降低肺驱动压是LPVS的基础[4]。肺驱动压导向的个体化PEEP能在一定程度上减少PPC的发生[6‑7]。以往常采用手法肺复张,但其在转换为机械通气后难以维持肺泡稳定性,易发生再次塌陷,为维持更持久、有效的肺泡开放,目前临床多推荐采用机械法肺复张[4]。有证据表明,适宜的肺复张可以促进肥胖患者肺复苏[8]。除肺损伤外,机械通气也可导致急性膈肌萎缩和损伤。尽管围手术期膈肌保护也逐渐受到重视,但欧洲重症监护医学协会目前仍把肺保护的重要性置于膈肌保护之上[9]。

1.2 围手术期肺保护治疗瓶颈

近年研究表明,单纯小潮气量通气的肺保护效应存在个体差异[10]。高水平PEEP会导致局部肺泡过度扩张或血流动力学波动。尽管目前主要国际共识与指南均推荐在中、重度急性呼吸窘迫综合征患者中使用高水平PEEP[11],但其应用仍存争议,长期使用可导致患者胸膜腔内压升高,引发以低血压、心律失常、静态肺损伤为表现的高水平PEEP三联征,增加气压伤发生风险[12]。因此,临床实践强调个体化滴定PEEP,以求在最佳氧合与最小循环干扰之间取得平衡,即为最佳PEEP。

与高水平PEEP一样,肺复张的效果也存在争议[12],且二者的不良后果也相似。Samary等[13]的研究推翻了既往结论,即开放肺泡能促进肺保护,认为允许性肺不张或与开放肺一样有效,小潮气量通气和PEEP的优势在于产生较低的跨肺压和平台压,降低VILI的发生风险。

总之,单纯LPVS作用局限,其疗效存在显著个体差异,尚需联合其他肺保护策略及治疗方法,以进一步防治围手术期肺损伤及相关并发症,改善患者预后。

2 TEAS与围手术期肺保护

在中国,针灸是在古代就已广泛使用的重要治疗方法之一。它与儒家、道教“天人合一”的自然理念相结合,当阴阳失衡、经络瘀滞时就可能致病。针灸可通过刺激不同的穴位组合治疗不同的疾病。缓解急性期慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)症状时,使用频次较高的穴位主要为足阳明胃经的足三里穴、任脉的膻中穴、足太阳膀胱经的肺俞穴等[14]。足三里穴是针灸治疗急性肺损伤(acute lung injury, ALI)时研究最多的穴位之一[15]。

《素问•经脉别论篇》中有“饮入于胃、游溢精气、上输于脾、脾气散精、上归于肺、通调水道、下输膀胱,水精四布,五经并行”。许莎莎[16]认为,人体津液的正常输泄主要依赖于肺脾功能的协调。若脾虚失运,水液不归正化,进而聚湿生痰,则致肺失宣降而出现咳、喘等症。肺俞穴为背部足太阳膀胱经的常用腧穴之一,是肺气转输、输注之处,为治疗肺系疾病的重要腧穴[17]。足三里穴是足阳明胃经的合穴,具有调理脾胃、补中益气、扶正祛邪的作用,被认为有“补土生金”的效果。肺属金、脾属土,脾土生肺金,故足三里穴可调理脾胃以补肺气。除脾胃经外,肺、大肠在生理上通过经络系统中经脉、经别、络脉的相互沟通,也存在多重联系。各自经脉在病理反应上相互影响、表里相通[18]。故合适的腧穴配伍可以充分发挥腧穴的治疗、协同作用,提高疗效。

经皮神经电刺激来源于传统中医针灸理念,与穴位刺激相结合,已成为一种临床综合干预治疗手段。TEAS于穴位表面施加电极刺激来发挥作用,避免了针灸的侵入性操作。传统针灸通过提、插、捻、转等手法刺激穴位,激发局部组织钙离子响应,信号通过皮肤C纤维,沿血管和内脏平滑肌路径传导,进而调节细胞功能。电针则通过特异性神经肽与中枢神经递质激活肌肉Aδ纤维[19]。而TEAS融合中医穴位理论,实现跨脊髓节段起效,且具有感染风险低、无其他严重并发症等优势,易于被患者接受[20‑21]。

2.1 TEAS与肺保护临床应用

TEAS在围手术期的应用涵盖多种手术类型,包括体外循环下冠状动脉旁路移植术、胃肠道手术、单肺通气的胸腔镜肺癌手术和腹腔镜胃癌根治术等[22-25]。研究结果证实,全麻手术中辅助应用TEAS可减少术中镇静及阿片类药物用量、减轻炎症反应和氧化应激、改善肺泡通气和氧合能力、提升机械通气时的肺顺应性、缩短拔管时间,从而有助于提高患者围手术期肺功能,并促进术后意识与肺功能复苏。

除气管插管全麻手术外,高艺凡等[26]还发现TEAS可减少胃镜检查中丙泊酚用量、降低低氧血症及恶心呕吐等不良反应发生率。在下肢手术中,TEAS有助于减轻因止血带产生的缺血再灌注损伤,继而减少炎症因子释放,缓解继发性肺功能损伤[27]。此外,TEAS还能提高中、重度哮喘青少年的生活质量,逆转COPD急性加重期的呼吸衰竭状态,促进膈肌等呼吸肌功能恢复[20,28]。值得注意的是,Pan等[29]发现,电针治疗可以抑制一氧化氮合酶产生、降低内皮素‑1水平、延缓肺动脉高压的肺血管重构进程。基于此机制,推测TEAS亦可能通过调节内皮源性血管收缩与舒张因子的平衡,以治疗缺氧诱导的肺动脉高压,该推测尚待进一步研究验证。

总之,TEAS的围手术期肺保护作用主要体现在改善肺机械力学与调节炎症反应两方面。TEAS可通过提高肺顺应性、减轻炎症反应,从而缩短拔管时间、促进患者术后复苏。此外,TEAS凭借其抑制气道高反应性、抗炎、抗过敏等机制,也能降低围手术期哮喘、肺炎、COPD急性加重的发生风险与严重程度。然而,TEAS在缩短患者总住院时间方面,仍有待更多高质量临床研究进一步验证。

2.2 TEAS在临床及基础研究中的参数设置及时机

目前,多数临床研究倾向于在麻醉诱导前实施TEAS[22‑24]。Hou等[30]开展的一项临床随机对照试验中,按TEAS干预时段将患者分为全围手术期组(术前、术中、术后)、术前术中组及术前术后组,结果显示,全围手术期组患者术后静息时疼痛评分显著降低。徐紫清等[31]的研究进一步表明,麻醉诱导前实施TEAS有助于稳定诱导期心率与血压,抑制了手术开始10 min后的应激反应指标上升。同时,术中全程持续应用TEAS的患者拔管时心率、血压波动较小。

针对TEAS的刺激参数,其效应与神经生理特性及频率选择密切相关。对于同一刺激波形,传导阻断阈值与神经直径呈反比[32],故高频刺激更易阻断粗神经纤维的传导,而低频刺激对细神经纤维效果更佳。有研究显示,在全膝关节置换术后应用2 Hz/100 Hz交替疏密波TEAS的抗炎效果最佳[33],能有效降低炎症因子及C‑反应蛋白水平。该频率模式也可在减少阿片类药物用量的同时提升镇痛效果[34],预防单肺通气期间动脉血氧分压下降,并缩短拔管与复苏时间。从机制层面看,2 Hz电针刺激可诱导中枢神经系统释放脑啡肽和内啡肽,100 Hz电针刺激则主要诱导脊髓释放强啡肽,而2 Hz/100 Hz交替疏密波可同时激活大脑和脊髓释放所有阿片类肽并发挥协同镇痛作用[19,35]。其中,内啡肽可激活促阿片‑黑素细胞皮质素原神经元自弓状核向中脑导水管周围灰质传递,进一步增强镇痛效应。这或许能为TEAS频率选择提供理论依据。

在实施时机方面,TEAS在刺激30 min及60 min时镇痛效果最好。若于麻醉诱导前30 min开始刺激持续至麻醉诱导后,或持续至术毕,有助于维持术中循环稳定[31]。因此,临床常推荐在诱导前施行30 min频率为2 Hz/100 Hz疏密波TEAS,以期在抑制术中应激的同时,使作用效能最大化。

2.3 TEAS与围手术期肺保护机制

在TEAS围手术期肺保护分子机制研究方面,目前已围绕调控炎症反应与免疫平衡、抑制细胞凋亡与减轻氧化应激等环节,取得初步进展。

2.3.1 调控炎症反应与免疫平衡

TEAS可以通过调控多种炎症因子影响肺功能。TEAS可以通过抑制肿瘤坏死因子‑α(tumor necrosis factor‑α, TNF‑α)的释放,降低促炎性细胞因子[白细胞介素(interleukin, IL)‑6、IL‑8等]水平,减轻肺部炎症损伤[36]。IL‑8除延缓中性粒细胞凋亡外,还可通过降低肺表面活性物质蛋白水平促进细胞凋亡,并最终导致ALI[37]。TEAS在显著降低IL‑6水平的同时[38],并不影响重要抗炎细胞因子IL‑10的水平[27],有助于恢复免疫平衡。此外,TEAS可通过激活胆碱能抗炎途径(cholinergic anti‑inflammatory pathway, CAP)抑制外周炎症反应。CAP以迷走神经为基础,主要包括3条作用途径:下丘脑‑垂体‑肾上腺抗炎轴、胆碱能抗炎通路及脾交感神经抗炎通路。研究证实,刺激迷走神经可激活CAP,降低大鼠肺组织中α7烟碱型乙酰胆碱受体、Janus激酶2、信号转导和转录激活因子3及核因子‑κB(nuclear factor‑κB, NF‑κB)的表达[39]。CAP可通过抑制NF‑κB信号通路,避免其激活Janus激酶2/信号转导和转录激活因子3信号通路、抑制巨噬细胞活性,从而减少TNF‑α、IL‑6等炎症因子的释放,最终缓解COPD等炎症相关性肺损伤[40‑41]。

TEAS可通过调节T细胞平衡及相关免疫信号通路来改善围手术期免疫抑制状态。T辅助(T helper, Th)细胞(包括Th1、Th2、Th17细胞)及调节性T细胞的比例失衡会导致免疫紊乱,而TEAS能干预该过程。TEAS可通过调节T细胞亚群平衡及相关细胞因子和转录因子的表达,从而缓解肺癌开胸手术患者术后免疫抑制状态[42]。在结直肠癌大鼠模型中,TEAS通过下调CD8+ T细胞比例、提高CD4+/CD8+、下调NF‑κB信使RNA及NF‑κB(p65)的表达、减少TNF‑α、IL‑1等促炎性细胞因子释放,以阻断“炎症‑免疫失衡”恶性循环,最终改善机体免疫功能[43]。

c‑Jun氨基末端激酶是丝裂原活化蛋白激酶家族成员,可以促进胶质细胞与炎症因子释放,导致中枢敏化,TEAS能抑制大鼠背根神经节中磷酸化c‑Jun氨基末端激酶的表达[44],从而促进肌肉修复、减轻疼痛。

围手术期应用TEAS能减少IL‑1、IL‑6、IL‑8、TNF‑α等促炎性细胞因子释放、调节T细胞亚群平衡,从而协同调控炎症与免疫反应。

2.3.2 TEAS抑制细胞凋亡与氧化应激

沉默信息调节因子家族在细胞寿命、凋亡、基因组稳定性和代谢等进程中发挥重要调控作用[45]。在特发性肺纤维化患者中的研究发现[46],与对照组相比,试验组患者的血清沉默信息调节因子1(silent information regulator 1, SIRT1)水平显著降低,且其水平与肺功能下降程度呈负相关。TEAS也可以通过调节缺血性脑卒中的SIRT1/叉头框蛋白O3a和SIRT1/乳腺癌易感基因1/含乳腺癌易感基因1/乳腺癌易感基因2的复合亚基3信号通路来抑制细胞凋亡、氧化应激和神经炎症[47]。考虑到炎症反应与氧化应激在缺血性脑卒中与围手术期肺损伤中均扮演关键角色,推测TEAS亦可能通过调控SIRT1相关信号通路在围手术期肺保护中发挥类似作用,该假说有待后续研究进一步验证。

腺苷酸活化蛋白激酶(amp‑activated protein kinase, AMPK)在肺损伤中发挥重要调控作用。TEAS的治疗效应可能与AMPK介导核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid 2‑related factor 2, Nrf2)/抗氧化反应元件通路的激活有关。TEAS可通过激活Nrf2/血红素加氧酶1通路抑制细胞凋亡,从而发挥保护作用,同时,还可调节小胶质细胞极化、减轻神经炎症、缓解大鼠脑缺血再灌注损伤[48-49]。此外,TEAS可上调AMPK/磷酸果糖激酶2能量代谢通路,维持较高的糖酵解效率[50],调节细胞能量代谢平衡和炎症反应。

Toll样受体4(toll‑like receptor 4, TLR4)是ALI的易感基因,可通过TLR4/NF‑κB信号通路介导ALI发生,该过程与氧化应激相关[51]。研究表明,TEAS可通过TLR4/髓分化因子88/NF‑κB通路抑制小胶质细胞活化、减轻脑缺血再灌注损伤、减少细胞凋亡[52]。推测TEAS亦可能通过调节TLR4/NF‑κB信号通路发挥围手术期肺保护作用。

Ju等[24]发现,在胸外科手术中,TEAS还可通过降低丙二醛水平、提高超氧化物歧化酶活性来调节氧化应激,从而减轻单肺通气期间的氧化性肺损伤,发挥肺保护功能。

当前,TEAS的动物实验仍面临一定挑战,主要受限于实验动物解剖结构与穴位定位差异,以及动物活动易导致电极脱落等技术问题,随着小动物专用电极贴片等技术的研发完善,相关问题有望得到解决。但针灸和电针的动物实验研究更为成熟,其作用机制涉及多条通路[53],如丝裂原活化蛋白激酶、TLR4/NF‑κB、神经生长因子/原肌球蛋白受体激酶A/瞬时受体电位香草素1信号通路外周传入通路、趋化因子(C‑X3‑C基序)配体1、NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3/IL‑1β、大麻素受体2型‑p38丝裂原活化蛋白激酶信号通路、微小RNA‑155和巨噬细胞极化等调控途径,这些通路为深入研究TEAS在肺保护中的信号机制提供了重要的机制参考与研究思路。

当前,TEAS的机制研究主要聚焦在炎症、氧化应激与细胞凋亡等相关通路(如SIRT1、AMPK/磷酸果糖激酶2、Nrf2/抗氧化反应元件、磷酸化c‑Jun氨基末端激酶、TLR4/髓分化因子88/NF‑κB等),但仍缺乏对TEAS作用特异性的机制验证。TEAS目前相关信号通路机制研究的概括见图1。

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3 小结与展望

TEAS在围手术期肺保护的应用日益被关注。TEAS能发挥良好的镇痛效果,有助于减少麻醉药物用量、减轻肺部炎症、降低PPC发生率、促进患者术后复苏。与传统针灸相比,TEAS可实现与肺保护相似的效果,且具有无创、安全、高接受度等优势。然而,关于TEAS肺保护作用分子机制的研究仍多集中在抑制炎症反应与氧化应激相关通路上。与针灸相比,TEAS在基因调控层面的机制探索相对不足,且现有研究多聚焦于短期效应,缺乏长期随访数据支持。此外,穴位配伍机制与机制间的关联亦有待深入探讨。未来需进一步开展高质量研究以明确TEAS的独立作用通路,优化临床方案,推动TEAS在围手术期肺保护中的规范应用。

国际麻醉学与复苏杂志,2026,47(5):456-462.

DOI:10.3760/cma.j.cn321761-20251222‑00622

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