循环状态决定脓毒症后迷走神经刺激的抗炎疗效

《The Journal of Physiological Sciences》：Circulatory context determines the anti-inflammatory efficacy of post-sepsis vagus nerve stimulation

　　

脓毒症前迷走神经刺激（vagus nerve stimulation, VNS）抑制脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）诱导的脓毒症中的全身炎症；脓毒症后迷走神经刺激尽管血压得以维持，仍不能抑制炎症；脓毒症后治疗性迷走神经刺激增加乳酸累积；液体疗法恢复脓毒症后迷走神经刺激的抗炎效果；循环状态决定脓毒症中神经免疫调节的疗效。

脓毒症（sepsis）是一种由宿主对感染的反应失调引起的危及生命的器官功能障碍综合征，以过度全身炎症反应为特征，常导致多器官衰竭和高死亡率。尽管抗菌治疗和重症监护技术不断进步，直接针对炎症反应本身的治疗策略尚未建立。近年来，胆碱能抗炎通路（cholinergic anti-inflammatory pathway, CAP）被证实是神经系统调节炎症的重要生理机制。Borovikova等人首次证明迷走神经刺激（vagus nerve stimulation, VNS）抑制内毒素诱导的全身炎症，Tracey随后将其概念化为“炎症反射”。该通路中，VNS激活脾神经，通过胆碱乙酰转移酶（ChAT）阳性、表达β₂-肾上腺素能受体的T细胞释放乙酰胆碱，后者作用于巨噬细胞上的α7烟碱型乙酰胆碱受体（α7nAChR），抑制NF-κB核转位、激活JAK2/STAT3通路并抑制NLRP3炎症小体，从而减少肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等促炎细胞因子的产生。既往大多数VNS研究采用预防性干预模型，即在炎症诱导前施加刺激。然而在临床实践中，脓毒症发生前干预很少可行，因此脓毒症发病后VNS的疗效尚不清楚。脓毒症常伴有严重循环衰竭、组织低灌注和乳酸酸中毒，而液体复苏是脓毒症急性期治疗的基础。由于CAP作为反射弧发挥功能，其活性可能依赖于全身血流动力学和代谢状态。本研究旨在明确脓毒症发病后VNS能否维持抗炎效果，并阐明全身循环状态，尤其是液体复苏，如何影响神经免疫反射的功能完整性。

研究人员使用雄性C57BL/6J小鼠（购自CLEA Japan Inc.，饲养于长崎大学）建立脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）腹腔注射诱导的脓毒症模型，比较了脓毒症前（LPS前1小时）和脓毒症后（LPS后1小时）施加VNS的效果。结果显示，脓毒症前VNS显著抑制血浆TNF-α升高，而脓毒症后VNS未能抑制炎症，且使血浆乳酸显著升高。值得注意的是，在LPS后30分钟给予无菌盐水进行液体复苏，可恢复脓毒症后VNS降低TNF-α的效应，同时减轻乳酸积累并改善收缩压。这些结果表明，VNS的抗炎疗效并非由刺激本身单独决定，而强烈依赖于宿主的循环状态。该研究首次系统揭示了循环状态对神经免疫调节疗效的关键影响，为脓毒症治疗中神经调控策略的优化提供了新依据。

研究人员所用的主要技术方法包括：以雄性C57BL/6J小鼠（购自CLEA Japan Inc.，饲养于长崎大学）为动物模型，腹腔注射LPS（5 mg/kg）诱导脓毒症；采用颈部切口暴露左侧颈迷走神经，以双极银丝电极施加电刺激（50 μA、5 Hz、1 ms脉冲，持续10分钟）；在特定实验中于LPS后30分钟腹腔注射无菌盐水（20 μL/g体重）进行液体复苏；通过酶联免疫吸附试验（ELISA）检测血浆TNF-α；通过实时定量PCR（qPCR）检测脾脏Tnf、Il-1b和Ccl2表达；使用便携式血气分析仪评估酸碱状态和电解质，用便携式乳酸仪测量乳酸；采用尾套法无创测量收缩压，并在部分小鼠中通过颈动脉插管连续监测平均动脉压（MAP）和心率（HR）。

研究结果如下。

（1）脓毒症前迷走神经刺激抑制炎症：在LPS前1小时施加VNS，与对照组相比，血浆TNF-α水平显著降低。脾脏中Tnf、Il-1b和Ccl2的平均表达水平在VNS组低于对应的LPS+sham组，但差异未达到统计学显著（Tnf p=0.9065；Il-1b p=0.2730；Ccl2 p=0.6293）。

（2）脓毒症后迷走神经刺激不能抑制炎症：在LPS后1小时施加VNS，血浆TNF-α水平未受抑制；脾脏炎症基因表达均值在VNS组甚至高于sham组，但差异不显著（Tnf p=0.5166；Il-1b p=0.9443；Ccl2 p=0.9996）。

（3）脓毒症后VNS不加重器官功能障碍：血液学指标、肌酐、尿素氮和总胆红素在LPS和VNS处理下均无明显改变；LPS+VNS组的BUN/Cr比值高于非LPS+VNS组，但LPS组内sham与VNS之间无显著差异。

（4）脓毒症后迷走神经刺激加重乳酸酸中毒：在VNS处理的小鼠中，LPS显著降低pH并增加阴离子间隙；在LPS组内，VNS组血浆乳酸显著高于sham组。HCO₃^?无进一步下降，pCO₂数值升高，提示乳酸代谢性酸中毒合并呼吸性酸中毒的混合性酸碱紊乱。

（5）脓毒症后VNS期间的急性MAP和HR反应：代表性的连续动脉压记录显示，LPS小鼠在VNS起始时MAP和HR短暂下降，随后部分恢复。

（6）脓毒症后VNS不加重持续性低血压：LPS导致收缩压明显降低，但VNS组与sham组之间各时间点收缩压及从基线至5小时的变化百分比均无显著差异。

（7）液体复苏恢复脓毒症后VNS的抗炎效果：在LPS后30分钟给予液体，随后VNS显著降低血浆TNF-α；液体还显著减少乳酸积累；在LPS后4小时，接受液体的小鼠收缩压显著高于未接受液体的小鼠。

在讨论部分，研究人员指出CAP依赖脾脏作为主要效应器官，脓毒症时的微循环障碍可能损害脾脏灌注，削弱迷走信号向免疫效应细胞的传递。脓毒症后VNS导致的乳酸升高可能与循环不稳定状态下刺激诱发的短暂低血压进一步损害组织灌注有关。液体复苏能够恢复VNS的抗炎作用，支持循环状态是CAP反应性关键决定因素的观点。此外，VNS的作用不限于抗炎，还涉及自主神经平衡和HPA轴调节，提示其生理效应高度依赖于宿主内部状态。研究也指出，采用不同脓毒症模型或刺激方式（如经皮或超声神经调控）可能产生不同结果；组织灌注、脾血流和神经活动等未被直接测量，是未来研究的方向。

研究结论翻译如下：迷走神经刺激在脓毒症发生前抑制炎症，但脓毒症一旦发生则无法发挥抗炎作用。通过液体复苏恢复循环可重新建立这种反应，表明胆碱能抗炎通路依赖于宿主循环状态。这些发现强调了在脓毒症期间生理环境对神经调控炎症控制的重要性。