Nature丨晕厥之谜终解：揭开大脑与心脏的神秘连接

科学

2023-11-02 21:11

Bringing medical advances from the lab to the clinic.

关键词：晕厥；机制；Nature

想象一下：在炎热的夏日，或是长时间站立后，你突然感到视野模糊，耳边响起嗡嗡声，紧接着就是一阵天旋地转--这就是晕厥（syncope）的前兆。

晕厥，一个40%的人在一生中至少经历一次的现象，其发生机制长久以来一直是心血管科和神经科研究的难题【1】。

但现在，科学家们发现了一条全新的神经通路，这个通路涉及一组以前未被发现的传感神经元，它们将心脏与脑干相连【2】。

一项发表在Nature杂志的研究揭示：当某些神经元被激活时，小鼠几乎立即变得无法动弹，并出现如快速瞳孔扩张和典型的眼球上翻等人类晕厥时观察到的症状。

科学家们认为，这条神经路径是理解晕厥的关键，它突破了长期以来的观点，即晕厥是由于大脑内的血流减少所致。

“的确存在血流减少；但与此同时，大脑中还有专门的回路来控制这一过程，"加州大学圣地亚哥分校的神经科学家Vineet Augustine博士说。

这项研究的创新之处在于，科学家们开发了新工具来展示心脏与大脑是如何相互作用的。通过对位于迷走神经（连接大脑和多个器官，包括心脏）的结节神经节进行单细胞RNA测序分析，团队识别出一组表达特殊受体的神经元，其受体参与控制血管中小肌肉的收缩。

这些被称为NPY2R VSNs的神经元与连接肺部或肠道的迷走神经的其他分支不同，它们反而在心室内形成分支，并与脑干中的一个特定区域--呕吐中心相连。

研究人员使用了一种结合高分辨率超声成像与光遗传学（一种利用光控制神经元活动的方法）的新技术，同时监测小鼠的心率、血压、呼吸和眼球运动。这种方法让团队能够操纵特定的神经元，并实时观察心脏。

"这在以前是不可能的，因为你需要确定这些神经元的身份，"Augustine说。

当NPY2R VSNs被激活时，原本自由活动的小鼠在几秒钟内晕厥。在晕厥过程中，小鼠展现了与人类晕厥时相似的症状，包括快速瞳孔扩张和眼球上翻，以及心率、血压、呼吸速率和大脑血流量的减少。

(NPY2R VSNs被激活时通过脑干诱发晕厥)

"我们现在知道，心脏中有受体，一旦被激发，就会使心脏停止工作，"荷兰莱顿大学医学中心的临床神经学家Jan Gert van Dijk说。

在人类中，晕厥通常伴随着快速的恢复。"大脑中的神经元非常像极度宠坏的孩子。他们需要氧气，需要糖，而且是立即需要，"Dijk说。"如果他们缺乏氧气或葡萄糖，他们会很快停止工作。"

这些神经细胞在缺氧2到5分钟后就会开始死亡，但晕厥通常只持续20到40秒。"如果再次供应氧气，他们将恢复正常，并且恢复得很快，"Dijk说。

为了更好地理解晕厥期间大脑内部发生了什么，研究人员使用电极记录了小鼠各个大脑区域数千个神经元的活动。他们发现，除了下丘脑中的一个特定区域--PVC外，所有大脑区域的活动都降低了。

（vNAS激发晕厥时，出现大脑活动的广泛抑制）

当作者抑制/阻断PVC的活动时，小鼠经历了更长时间的晕厥，而其刺激则使动物醒来并重新开始活动。

由此研究团队提出：包括NPY2R VSNs和PVC在内的协调神经网络调节晕厥及其随后的快速恢复。

编者按：

本研究的临床意义

约40%的人群在一生中至少出现过一次晕厥。尽管此现象普遍，但其确切的生理机制一直是心脏病学家和神经科学家的一个难题。

Nature这项颇具创新性的研究揭示了晕厥现象背后的神经机制，为心脑相互作用的研究带来了新的启示。

对于这项研究的临床意义，加州大学洛杉矶分校的心脏病学家Kalyanam Shivkumar说：

"这些路径的研究可能会激发出治疗晕厥心脏原因的新方法，"

本研究的科研启发

这项研究的突破主要是借助了突破性技术。

通过使用单细胞RNA测序分析和光遗传学技术，团队识别并激活了这些特定的NPY2R VSNs神经元。

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参考文献：

【1】 https://www.nature.com/articles/d41586-023-03450-3

【2】 Lovelace JW, et al. Vagal sensory neurons mediate the Bezold-Jarisch reflex and induce syncope. Nature. 2023 Nov 1. doi: 10.1038/s41586-023-06680-7. Epub ahead of print. PMID: 37914931.

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来源: qq

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