利用特定装置刺激神经系统,能够替代部分药物,用于治疗炎症和自身免疫性疾病。这个名为生物电子医学的新兴领域,正在为医学开创一个新的时代。
凯文·J·特雷塞,美国北岸-LIJ医疗集团下辖的范因斯坦医学研究所所长,也是北岸-LIJ医学院的分子医学和神经外科学教授。我是一名脑外科医生,对炎症着迷。很多疾病会导致疼痛、肿胀和组织损伤,我和同事研究导致炎症的分子,寻找缓解这些症状的方法。
这些研究的部分成果已经在使病人获益了。1987年,我发表了一项实验的研究结果,研究对象是一种名叫肿瘤坏死因子(TNF)的炎症分子,目标是挽救遭受致命感染的实验动物(狒狒)的性命。后来,这项研究促成一类新药物的发现,这些药物能够治疗炎症、自身免疫疾病和其他一些会破坏机体正常免疫功能的疾病。
利用神经电刺激装置来治疗炎症,帮助患者避免残疾命运的方法,为一门新兴学科——生物电子医学(bioelectronic medicine)奠定了基础。目前,这类方法正在风湿性关节炎和其他一些疾病的患者中接受临床研究的考验。电刺激疗法的原理看起来相当简单:利用机体天然的反射活动,研发出一系列有效、安全且便宜的治疗方法,以替代各种药片和注射类药物。
通过仔细选择疾病背后的生物学过程作为刺激目标,神经电刺激疗法将不会像现在的许多药物那样拥有烦人的副作用。
午餐时,我在餐巾纸的背面画了一个草图:在一个风湿性关节炎或其他某种炎症疾病患者胸部的迷走神经上安装一个电极,电极与一个起搏器相连。过去10年间,经过实验室10多位同事及全球众多科学家的努力,炎症反射的生理学和分子生物学研究得以铺开。
在炎症反射回路中,迷走神经(这一领域中多数研究的焦点)会把信号从大脑传到脾脏、肝脏、胃肠道、心脏和其他器官。很多科学家都选择脾脏为研究对象,因为它是合成TNF的主要位点。
2011年,在餐巾纸上画出那幅草图的13年之后,在波斯尼亚和黑塞哥维那(Bosnia and herzegovina,位于原南斯拉夫中部的国家)的莫斯塔尔,我见到了使用迷走神经刺激器治疗风湿性关节炎的第一位病人,这个刺激器比我在实验室使用的那款手持刺激器更复杂一些。
到目前为止,手术已经完成4年了,他的状况仍然很好,无需使用可能带来危险的药物,如果使用了类固醇,那就可能带来抵抗力降低、糖尿病、高血压等风险。
我们开创的研究炎症反射分子机制的方法,目前已经在多个领域得到了广泛应用,包括免疫系统疾病、心血管疾病、呼吸系统疾病、胃肠道疾病、神经内分泌疾病和肾病。利用愈加精细的电极和分子工具来加深对特定神经回路的了解,能让我们刺激细微的神经纤维,甚至单根轴突。
今天的研究工具已经足够精确,能够寻找调控免疫系统的神经回路,也能寻找那些可以用于疾病治疗的神经回路。20世纪初,谢灵顿认为人类是地球上最成功的动物物种,在地球上居于统治地位。之所以如此,他认为是
因为人脑的高级脑区能够控制最原始的反射活动,并且认为“意识的存在依赖于某些机制,反射弧受这些机制的控制。”那时,谢灵顿没法预见到会有新技术出现,可用于调控反射回路,使免疫系统的炎症过程处于平衡状态,但今天,这样的时代已经来了。