《脓毒症夺命背后的 “神经密码”：疑核胆碱能神经元如何借 GluA1 机制 “助攻” 肺损伤？》

为探究外周炎症对迷走神经节前神经元的影响，遵义医科大学研究人员开展 “脓毒症致肺损伤” 相关研究。结果发现脓毒症会诱导疑核（NA）胆碱能神经元凋亡，经 GluA1 机制加重肺损伤。这为脓毒症多器官衰竭治疗提供新方向。

　　

论文解读

在医学领域，脓毒症一直是一个令人谈之色变的 “杀手”。它可不是简单的感染，而是因宿主免疫系统对感染反应失调，进而引发器官功能障碍，严重时会危及生命。脓毒症相关脑病（SAE）作为其并发症，常伴随着大脑功能的急性和长期异常。以往对 SAE 的研究多聚焦于认知功能、谵妄等方面，但近年来一系列临床和神经病理学观察发现，脓毒症患者可能存在脑干功能障碍，而这一发现或许能解释为何脓毒症患者死亡率居高不下。

脑干，虽体积不大，却掌控着人体诸多关键生理活动。它包含呼吸中心、心血管中心和自主神经中心，这些中心通过发出纤维支配交感、副交感和迷走神经，将心血管、呼吸和免疫系统紧密联系在一起。然而，脑干在许多神经系统疾病中却十分脆弱，比如无菌性肺损伤或注射脂多糖（LPS）后，脑干中促炎细胞因子增加，就会影响中枢自主神经和呼吸回路的功能。

此外，迷走神经在神经免疫交流中扮演着重要角色。它能通过传入神经纤维感知外周炎症，将信号传递到大脑，再经传出神经纤维反射性调节免疫反应，这一过程被称为 “炎症反射”。其中，炎症反射的传出臂，也就是 “胆碱能抗炎通路（CAP）”，由脑胆碱能核、传出迷走神经和外周 α7 烟碱型乙酰胆碱受体（α7nAchRs）组成。已有研究表明，刺激传出迷走神经能减轻大鼠缺血 / 再灌注损伤后因高容量通气策略引发的急性肺损伤。

但是，外周炎症究竟如何影响迷走神经节前神经元，进而影响胆碱能抗炎通路和呼吸功能，仍是未解之谜。为了揭开这些谜团，遵义医科大学的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Brain, Behavior, and Immunity》杂志上，为脓毒症的治疗提供了新的方向。

研究人员在此次研究中使用了多种关键技术方法。在动物实验方面，选用成年雄性 C57BL/6 小鼠、ChAT-IRES-Cre 小鼠与 Rosa26R-tdTomato 小鼠杂交产生的 ChAT-cre-Ai14 小鼠 ，通过盲肠结扎穿孔（CLP）手术构建脓毒症模型。运用全身体积描记系统测量小鼠呼吸活动；借助免疫荧光技术检测相关蛋白表达；采用 H&E 染色评估肺损伤情况；利用电生理学方法记录神经元电活动；通过立体定位注射、光纤植入、套管植入等技术进行药物干预和信号监测；运用钙光纤光度法记录谷氨酸和钙离子荧光信号；还使用神经接口处理器记录迷走神经放电情况。

下面我们来看看具体的研究结果：

1. 脓毒症导致呼吸功能下降和疑核胆碱能神经元凋亡：研究人员对脓毒症小鼠模型进行研究，通过对延髓腹外侧切片进行 caspase-3 免疫荧光检测，发现 CLP 术后 24 小时和 48 小时，延髓腹外侧神经元中 caspase-3 表达显著增加，尤其是疑核（NA）中的胆碱能神经元。细胞计数显示，术后 48 小时神经元数量明显减少。进一步通过 ChAT 和 caspase-3 共染色，证实了外周炎症可诱导 NA 胆碱能神经元凋亡。同时，记录迷走神经放电发现，CLP 术后 24 小时和 48 小时，迷走神经放电频率显著降低。利用全身体积描记系统记录呼吸功能并对肺组织进行 H&E 染色后发现，与对照组相比，CLP 术后 24 小时和 48 小时的小鼠呼吸频率、潮气量（VT）、分钟通气量（MV）、吸气峰流速（PIF）、呼气峰流速（PEF）和 EF50 均显著下降，肺损伤评分显著升高，表明脓毒症会导致呼吸功能受损和肺炎症。
2. 疑核胆碱能神经元的条件性缺失抑制迷走神经介导的抗炎作用：为探究 NA 中胆碱能神经元凋亡对迷走神经放电频率和抗炎作用的影响，研究人员通过向 ChAT-Cre 小鼠的 NA 单侧微注射 AAV-DIO-DTA，条件性删除胆碱能神经元。结果显示，与对照组相比，ChAT^DTA组的 PEF、EF50、VT 和 MV 显著降低；CLP 手术后，CLP-ChAT^DTA组的 PIF、呼吸频率、VT 和 MV 显著低于 CLP-ChAT^con组。H&E 染色显示，ChAT-DTA 和 CLP-ChAT^DTA组肺组织出现炎症，且这两组的迷走神经放电频率明显下降。这表明 NA 中的胆碱能神经元在呼吸功能中起关键作用，且胆碱能抗炎作用由迷走神经介导。
3. 谷氨酸积累可能诱导胆碱能神经元的兴奋性毒性：研究人员通过制备包含 NA 的延髓切片，进行全细胞 patch-clamp 记录，评估神经元兴奋性。结果发现，CLP 术后 6 小时小鼠的 NA 神经元静息膜电位（RMP）显著高于对照组，诱发动作电位（AP）所需的阈值电流显著低于对照组，相同去极化电流诱导的 AP 数量显著高于对照组，表明 CLP 术后 NA 神经元兴奋性明显增加。进一步研究发现，CLP 术后小鼠 NA 神经元的自发兴奋性突触后电流（sEPSCs）频率明显增加，但幅度无变化。通过病毒注射记录谷氨酸荧光强度，发现 CLP 术后谷氨酸积累增加。此外，染色结果显示，CLP 模型组的小胶质细胞和星形胶质细胞数量显著增加，且聚集在疑核周围。由此推测，小胶质细胞和星形胶质细胞的积累可能是疑核附近谷氨酸增加的原因之一。
4. GluA1 而非 GluA2 介导神经元兴奋性毒性：通过全细胞 patch-clamp 记录 AMPAR-sEPSCs 和 NMDAR-sEPSCs，研究人员发现 CLP 组的 AMPAR-sEPSCs 幅度和频率均显著增加，而 NMDAR-sEPSCs 数量无明显变化，表明 NA 胆碱能神经元兴奋性增加由 AMPARs 介导。免疫荧光检测发现，与对照组相比，CLP24 小时组的 GluA1 表达显著增加，但 GluA2 无明显变化。通过微注射 AAV-DIO-GCamps 并植入光纤记录钙离子信号，发现 CLP 术后 Ca²⁺信号的平均 ΔF/F₀和峰值 ΔF/F₀均显著升高。由此推测，CP-AMPARs 上调及其生物放大效应触发 Ca²⁺内流兴奋性毒性信号通路，可能导致细胞死亡。
5. 特异性阻断 GluA1 部分挽救迷走神经放电和呼吸功能：为证实 GluA1 上调导致的 NA 胆碱能神经元凋亡会加重肺损伤，研究人员向 NA 微注射 IEM1460（一种选择性阻断 GluA2 缺失的 AMPARs 的药物）。结果显示，与载体对照组相比，IEM1460 组脓毒症动物的 MV 显著改善，其他呼吸参数有改善趋势，肺组织 H&E 染色显示炎症反应显著降低，迷走神经记录显示放电频率增加。这表明特异性阻断 GluA1 可部分挽救迷走神经放电并改善呼吸功能。

综合上述研究结果，研究人员得出结论：脓毒症通过含有 GluA1 的 AMPAR 介导 NA 中胆碱能神经元的兴奋性毒性，引发脑干迷走神经呼吸成分的显著变化。这一发现为理解和治疗脓毒症中危及生命的多器官衰竭提供了新的视角，有助于开发针对脓毒症的更有效治疗策略，在脓毒症研究领域具有重要意义。不过，该研究也存在一定局限性，比如未明确谷氨酸积累的具体来源，未来还需进一步探究小胶质细胞和星形胶质细胞在 CLP 术后谷氨酸积累中的作用。但这并不影响此次研究成果为后续研究指明方向，期待未来能有更多突破，攻克脓毒症这一医学难题。