针刺穴位神经电信号启动和传递的动物实验及数学模型研究

The study focus on the neural electrical signals induced by acupuncture, analyze the cooperative action of the acupoints' structure and the associated chemical mediators during acupuncture, clarify the roadmap of the activation and transmission mechanism of acupuncture information through animal experimental design，signal analysis and mathematical models. First, test the peripheral neural electrical signals and the chemical mediators' (adenosine and histamine) concentration induced by acupuncture after acupoint pretreatment of collagenase, mast cell stabilizer and nerve blocker respectively, clarify the activation of acupoints structure participating in acupuncture (manual acupuncture and electro-acupuncture) and the source of associated chemical mediators in acupoints; Second, test the peripheral neural electrical signals induced by the injection of adenosine and histamine into acupoints respectively, compare them with those induced by acupuncture, and clarify these chemical mediators' regulatory function in acupoints; Third, test the neural electrical signals of spinal cord dorsal root induced by acupuncture and analyze the transmission of acupuncture information; Finally, establish mathematical models describing the acupuncture modulation effect and quantitatively analyze the response in acupoints to acupuncture. These work contribute to reveal the activation and transmission mechanism of neural signals induced by acupuncture from systems biology perspective, lay the foundation for the integration of acupuncture theory and modern science and further guide the clinical treatment and experimental research of acupuncture.

本研究以针刺诱发神经电信号为关注点，分析针刺过程中穴位组织间隙结构和关联的化学物质的协同作用，通过动物实验设计、信号分析与数学建模相结合的方法，阐明针刺穴位信息启动和传递的路径图：（1）用胶原酶、肥大细胞稳定剂、神经阻滞剂等药物对穴位处的特定结构进行干预，检测针刺诱发外周神经电信号和化学物质（腺苷和组胺）浓度的变化，阐明穴位组织结构参与针刺（手针及电针）效应的启动和针刺关联化学物质的来源;（2）检测穴位注射腺苷、组胺诱发的外周神经电信号，并比较它们与针刺诱发神经信号的异同，阐明化学物质的针刺效应调节机制;（3）检测针刺诱发脊髓背根神经束电信号，分析针刺信息的传入机制；（4）建立描述针刺信息启动和传递机制的数学模型，对针刺穴位组织的响应进行定量分析。这些工作有助于从系统生物学角度揭示针刺的调节机制，为中医针刺理论与现代科学相融合奠定基础，对针刺疗法的临床应用和实验研究也具有一定的指导意义

痛症是针灸治疗的第一适应大症，针刺镇痛的疗效获得国际上普遍承认。大量的临床研究和动物实验表明，在针刺过程中神经起着不可或缺的作用，阻滞针刺穴位外周神经、阻断神经通路以及局部损毁中枢神经系统都可明显的抑制针刺镇痛效应。然而，针刺是直接激活穴位组织的外周神经，还是通过穴位组织生物化学活动的参与将刺激传递到神经系统，以及刺激信号的传递机制都还不明确。.本研究综合运用细胞分子生物学试验技术和系统生物学研究方法，以针刺诱发神经电信号为关注点，分析针刺过程中穴位组织间隙结构和关联的化学物质的协同作用，阐明针刺穴位信息启动和传递的路径图：（1）通过针刺试验、穴位组织切片检测、肥大细胞形态观察阐明穴位组织结构参与针刺效应的启动和针刺关联化学物质的来源;（2）检测不同条件下穴位针刺诱发外周和脊髓背根神经束神经电信号，分析针刺神经电信号的启动机制；（3）建立描述针刺信息启动和传递机制的数学模型，对针刺穴位组织的响应进行定量分析，说明机械刺激引起肥大细胞脱颗粒释放组胺可能参与了针刺神经电信号的激活过程，从系统生物学角度揭示针刺的调节机制，为中医针灸理论与现代科学相融合奠定基础。.项目完成了预期目标，发表期刊论文10篇。申请人以第一/通讯作者发表SCI检索论文7篇，其中中科院二区文章4篇（包括1篇封面）；三区文章2篇。培养毕业博士研究生3名，均于2018年6月完成论文答辩。