博来霉素诱导的急性肺损伤对孤束核神经炎症及呼吸反射功能的长期影响

《Journal of Neuroinflammation》：Acute lung injury induces sustained neuroinflammation and dysfunction in the brainstem nucleus of the solitary tract of rats

　　

摘要

背景

急性肺损伤（ALI）会导致严重的肺部炎症，且越来越多的证据表明其与神经症状相关，提示炎症信号传导可能超越肺部，影响中枢神经系统回路。然而，ALI对参与呼吸控制的脑干区域所造成的分子和功能后果仍不明确。本研究考察了博来霉素诱导的急性肺损伤对孤束核（NTS）的影响，孤束核是肺部迷走神经感觉传入纤维在脑干的主要终止部位。

正文

采用大鼠模型，单次气管内给予博来霉素（7.5 mg/kg）可诱导急性肺炎症、持续性组织病理改变以及长达28天的呼吸参数改变。对孤束核的转录组学分析显示，在第7天和第28天均存在广泛的基因表达变化。排序基因集富集分析表明，早期转录变化以突触信号传导和神经传递相关过程的正向富集为特征，同时代谢、脂质分解代谢及免疫相关通路呈现负向富集。至第28天，正向富集的通路转向线粒体和能量生成相关过程，而负向富集的通路则涉及突触组织、神经引导及细胞黏附相关生物学。对IBA1阳性小胶质细胞的形态计量分析显示，在两个时间点孤束核内小胶质细胞形态均发生显著改变，符合反应性表型。在功能层面，与对照组相比，向博来霉素处理大鼠的孤束核进行活体微量注射辣椒素或L-谷氨酸所引起的呼吸反应显著减弱。

结论

博来霉素诱导的急性肺损伤可导致孤束核持续性的神经炎症和功能损伤，而孤束核是肺部迷走神经信号传导的关键脑干中枢。这些发现为急性肺损伤中的肺-脑通讯提供了新的证据，并识别出可能介导呼吸疾病相关反射控制受损及更广泛神经病理状态的分子通路。