诺奖光遗传学在中医药（针灸）机制研究中的应用

一、2026年诺奖：一个发现，一次改造

2026年诺贝尔生理学或医学奖授予了 Karl Deisseroth、Peter Hegemann 和 Georg Nagel，以表彰他们“关于光门控离子通道和光遗传学的发现”[1]。三位获奖者的贡献可以概括为“一个发现，一次改造”：

人物	单位	贡献
Peter Hegemann、Georg Nagel	柏林洪堡大学；维尔茨堡大学	在单细胞藻类（衣藻）中发现通道视紫红质（Channelrhodopsin）：蓝光照射下，这种蛋白打开阳离子通道，带电离子进入细胞，产生电信号[2]
Karl Deisseroth	斯坦福大学	将通道视紫红质基因导入神经细胞，使其成为神经活动的"光开关"：2005年在大鼠神经细胞中验证，2006年该方法被命名为"光遗传学"（Optogenetics），此后迅速推广到活体动物（如小鼠）的脑研究[3]

诺贝尔委员会主席 Per Svenningsson 评价说：“光遗传学让我们可以用过去只能梦想的方法来绘制大脑图谱了。”[4] 当前，光遗传学已是全球神经科学实验室的常规工具，主要用于解析记忆、情绪与行为的神经回路，也为神经系统疾病和精神疾病研究提供了新的探索路径。

二、光遗传学的核心优势与检验逻辑

光遗传学能引发科学革命，靠的是三项核心优势：

• 细胞类型特异性：只调控表达了光敏蛋白的目标神经元类型

• 高时间精度：毫秒级的“开”与“关”

• 高空间定位：通过光纤引导，靶向特定脑区、神经核团或外周神经末梢

同时也为科学研究提供了一套严密的检验流程：

1. 基因表达：利用转基因或病毒载体，使特定类型的神经细胞表达光敏蛋白

2. 精确干预：用特定波长的光激活（如通道视紫红质）或抑制（如抑制性视蛋白）这些细胞

3. 多维观测：同步记录行为变化、电生理指标或内脏功能

4. 逻辑推断：光激活后若能重现某一效应，说明该回路对这一功能具有充分性（Sufficiency）；光抑制后若效应减弱或消失，说明它具有必要性（Necessity）。

三、针灸作用机制研究的难点

针灸（Acupuncture and Moxibustion）是中医传统疗法的重要组成部分，已有数千年历史，通过刺激人体特定部位（穴位）来调节生理功能。现代神经生物学研究认为，针灸（尤其是参数可控、重复性高的电针）可能通过以下途径发挥作用：

• 神经调节：刺激躯体与肌肉中的神经末梢，将电信号传至脊髓与中枢神经系统

• 递质释放：促使中枢释放内啡肽等内源性物质，产生镇痛与调控效应

• 抗炎与内脏调节：通过躯体—内脏反射或局部递质释放，调节内脏功能、减轻炎症反应

然而，传统研究手段（检测蛋白表达变化、神经切断、系统性药物阻断等）往往只能说明“针刺后某处发生了变化”，停留在相关性层面，难以精确界定具体的神经回路。光遗传学恰好提供了一套高分辨率的解析工具：如果人为抑制某条回路后电针效应减弱或消失（提示必要性），或人为光激活该回路即可模拟出电针效应（提示充分性），就能为该回路参与针刺响应提供有力的因果证据。

四、光遗传学在针灸作用机制研究中的应用

近年来的多项研究展示了光遗传学如何用于解析针灸（电针）效应的神经基础。以下四项研究均以小鼠为主要对象。

1. 激活躯体感觉皮层，电针镇痛效应被逆转（Scientific Reports, 2022）

研究者在小鼠足底注射完全弗氏佐剂（CFA），建立炎症性疼痛模型[5]：

• 足三里（ST36）电针显著减轻了机械性与热痛觉超敏

• 用光遗传学激活躯体感觉皮层（SSC）2/3层的兴奋性神经元后，电针的镇痛效应被显著逆转，提示 SSC 神经元的兴奋性参与了电针镇痛相关的中枢痛觉调控

• 电针降低了背根神经节（DRG）、脊髓、SSC 和前扣带回皮层（ACC）中 CaMKIIα 信号；光激活 SSC 使 SSC 和 ACC 的 CaMKIIα 信号重新升高，但对 DRG 和脊髓没有影响

• 作者认为，SSC 与 ACC 的 CaMKIIα 通路可能是治疗炎症性疼痛的潜在靶点。

2. “足三里—胃运动”回路的标准化实验方案（JoVE, 2025）

中国中医科学院针灸研究所团队于2025年9月在 JoVE 发表了方法学文章《Application of Optogenetics Combined with Fiber Photometry Recording in the Regulation of Neural Circuits-visceral Functions by Electroacupuncture》，介绍如何将光遗传学、光纤光度记录（监测脑内钙信号）与内脏功能监测相结合[6]： 

• 在麻醉小鼠中，足三里（ST36）电针对胃运动的调节，可能与 PBN 谷氨酸能神经元 → NTS 谷氨酸能神经元 → DMV 胆碱能神经元这一回路有关

• 对该回路进行光遗传学刺激，可产生与电针相同方向的胃运动增强效应

• 据该文报道，电针与光刺激叠加时，钙信号与胃运动响应均更强

3. 驱动“躯体感觉—迷走—胃”反射的神经解剖基础（Neuron, 2025）

复旦大学等团队在 Neuron 发表研究，解析了电针驱动躯体—迷走—胃反射的解剖基础[7]：

• 电针激活位于深部筋膜组织中、表达 Adra2a 的一类 TRPV1⁺ 伤害性感受器，启动反射

• 通过 TRPV1⁺ 纤维，电针激活迷走神经背核（DMV）中投射到胃的 Oxtr⁺ 神经元

• 基因消融 TRPV1⁺ 纤维或 Oxtr⁺ DMV 神经元后，电针诱导的胃反射减弱

• 光遗传学激活这些神经元，足以驱动小鼠的胃运动

• 研究还在动力障碍型功能性消化不良患者中，采用相近刺激参数的电针，观察到胃功能改善（临床注册号 ChiCTR2300072636）

4. 穴位局部 TRPV1⁺ 神经纤维的光遗传学干预（Frontiers in Bioscience-Landmark, 2026）

中国中医科学院针灸研究所团队在小鼠中发现[8]：

• 经皮光刺激足三里（ST36）局部皮肤，激活 TRPV1⁺ 纤维，可模拟针刺样刺激，增强结直肠运动

• 用黄光抑制这些纤维，显著削弱电针、手针、热刺激和辣椒素引起的结直肠运动增强

• 作者据此认为，ST36 局部的 TRPV1⁺ 感觉纤维是多种针刺样刺激的主要汇聚通路。该研究共使用21只小鼠，在异氟烷麻醉下进行，且未对光抑制效率做电生理验证

与光遗传学逻辑互补的化学遗传学（Chemogenetics）也已开始用于针灸机制研究。例如，2024年发表于 Int J Mol Sci 的研究，用化学遗传学探讨了电针经 TRPV1 信号通路缓解保留神经损伤（SNI）所致神经病理性疼痛的机制[9]。

结语与展望

光遗传学等神经调控技术的引入，正在帮助针灸研究突破“知其然，不知其所以然”的瓶颈，把机制研究从“相关性观察”向“神经回路与分子靶点的因果检验”推进。在绘制“躯体刺激—神经回路—脏器调节”这幅生物学图谱的过程中，我们既能用现代神经科学的语言，描述穴位刺激产生效应的神经通路，也有望基于新发现的回路，设计更精准的非侵入性神经调控策略，并为现代医学与传统医学之间的学术对话搭起桥梁。

参考文献

1. The 2026 Nobel Prize in Physiology or Medicine: Press release. NobelPrize.org, 2026-10-05. 

2. Optogenetics Pioneers Win 2026 Nobel Prize in Medicine. To Vima, 2026-10-05.

3. German and US neuroscientists win Nobel medicine prize. TimesLIVE, 2026-10-05.

4. Nobel medicine prize honours US and German scientists for optogenetics work. Al Jazeera, 2026-10-05. 

5. Hsiao I-H, Liao H-Y, Lin Y-W. Optogenetic modulation of electroacupuncture analgesia in a mouse inflammatory pain model. Scientific Reports. 2022;12:9067. 

6. Liu Y, et al. Application of Optogenetics Combined with Fiber Photometry Recording in the Regulation of Neural Circuits-visceral Functions by Electroacupuncture. Journal of Visualized Experiments (JoVE). 2025;e68667. 

7. Dong S, Zhao L-J, Liu J, et al. Neuroanatomical organization of electroacupuncture in modulating gastric function in mice and humans. Neuron. 2025;113:3243–3259.e11. 

8. Zhang N, Chen H, Gao X, et al. Multimodal Enhancement of Colonic Motility by Acupuncture at ST36 is Mediated by TRPV1+ Cutaneous Sensory Fibers. Frontiers in Bioscience-Landmark. 2026;31(1):46975. 

9. Hsiao I-H, Yen C-M, Hsu H-C, Liao H-Y, Lin Y-W. Chemogenetics Modulation of Electroacupuncture Analgesia in Mice Spared Nerve Injury-Induced Neuropathic Pain through TRPV1 Signaling Pathway. International Journal of Molecular Sciences. 2024;25(3):1771.