强化血管紧张素AT1受体活性与高血压中肾上腺投射的节前交感神经回路的年龄依赖性扩张相关

《Neurobiology of Disease》：Potentiated angiotensin AT1 receptor activity is associated with age-dependent expansion of adrenal-projecting presympathetic circuitry in hypertension

　　

增强的交感神经流出是高血压发展的关键驱动因素。下丘脑室旁核（PVN）和延髓头端腹外侧区（RVLM）是产生和调节与高血压相关交感神经活动的关键区域。尽管健康大脑中的节前交感神经回路已被充分表征，但这些通路在高血压期间是否发生重塑仍不清楚。本研究通过将伪狂犬病毒（PRV），一种跨突触逆行示踪剂，注射到雄性自发性高血压大鼠（SHR）和正常血压Wistar-Kyoto大鼠（WKY）的肾上腺中，绘制了节前交感神经回路。与WKY相比，成年SHR的PVN和RVLM中PRV标记神经元数量显著增多，但脊髓中间外侧柱中未见差异。相比之下，幼年高血压前期SHR与年龄匹配WKY之间PVN和RVLM中PRV标记神经元数量相当。值得注意的是，在幼年高血压前期SHR中开始长期给予氯沙坦（一种可穿透血脑屏障的血管紧张素II AT₁受体拮抗剂）可抑制年龄依赖性高血压发展，并逆转PVN和RVLM中神经元标记的增加。然而，氯沙坦治疗对WKY没有影响。此外，电生理记录显示SHR的PVN节前交感神经元中微型兴奋性突触后电流频率升高，这也通过长期氯沙坦治疗得到恢复。这些发现表明，在SHR高血压发展过程中，从下丘脑和脑干到肾上腺的节前交感神经元连接存在年龄依赖性扩张。增强的AT₁受体活性可能通过增加兴奋性突触输入和促进大脑中额外节前交感神经元的招募来促进高血压。

**一、研究背景与目的**

高血压是一种高度流行的疾病，是心血管疾病、卒中和肾衰竭的主要危险因素。原发性高血压的发病机制尚未完全阐明，通常认为由遗传与环境因素之间的复杂交互作用所驱动。源自大脑的交感神经流出增强可导致广泛血管收缩，进而引起高血压。交感神经系统在多个层面运作，从大脑自主神经中枢（如下丘脑和脑干）到脊髓中间外侧柱、交感神经节和节后神经元。然而，导致高血压中交感血管运动活性持续增高的精确位点和机制尚不明确。

下丘脑室旁核（paraventricular nucleus, PVN）是一个高度有序的结构，协调参与应激反应、心血管调节和体温调节等过程的神经内分泌与自主神经功能。PVN节前交感神经元直接投射至延髓头端腹外侧区（rostral ventrolateral medulla, RVLM）的升压神经元以及脊髓中间外侧柱（intermediolateral column, IML）的节前神经元，从而调节至肾上腺、血管、心脏和肾脏的交感输出。在自发性高血压大鼠（spontaneously hypertensive rats, SHR）这一原发性高血压遗传模型中，PVN被视为“自主神经主控者”，是过度交感驱动的主要来源。SHR在幼年时血压正常，但会发展为进行性、年龄依赖性高血压。电损毁或药物抑制PVN可降低SHR的交感神经放电和血压。同样，RVLM中的神经元活动也升高，并参与SHR高血压的长期维持。尽管健康大脑中与交感相关的神经回路已被绘制，但该回路在SHR高血压发展过程中是否发生重塑仍不清楚。

增强的肾素-血管紧张素系统（renin-angiotensin system, RAS）通过增加中枢自主神经中枢的交感输出，在高血压发病机制中发挥关键作用。除循环系统肾脏源性RAS外，局部脑RAS（尤其是PVN和RVLM内的RAS）也参与SHR的高血压。SHR中血压的年龄依赖性升高与PVN中血管紧张素II 1型（AT₁）受体表达和活性的增强密切相关。例如，PVN中AT₁受体表达随SHR动脉血压的进行性升高而平行增加。全身给予氯沙坦可穿过血脑屏障并阻断中枢AT₁受体。在生命早期开始氯沙坦治疗可大幅预防SHR高血压的发展。然而，长期AT₁受体拮抗是否影响SHR大脑中的节前交感神经网络在很大程度上仍属未知。本研究利用表达增强绿色荧光蛋白（enhanced green fluorescent protein, GFP）的伪狂犬病毒-152（pseudorabies virus-152, PRV-152）进行跨突触逆行示踪，定量分析SHR和正常血压对照大鼠PVN–RVLM–IML回路中PRV标记神经元数量，以揭示高血压发展过程中节前交感神经回路的重塑及其与AT₁受体活性的关系。该研究发表于《Neurobiology of Disease》。

**二、主要技术方法**

研究人员选用年轻（4周龄）和成年（12周龄）雄性SHR及年龄匹配的Wistar-Kyoto大鼠（WKY），均购自Envigo。主要技术方法包括：（1）将PRV-152注射入左侧肾上腺，通过跨突触逆行示踪标记投射至肾上腺的节前交感神经元，6天后灌注取脑和脊髓组织；（2）应用神经元核抗原（NeuN）免疫荧光染色结合共聚焦显微镜成像，对脊髓IML、RVLM和PVN中PRV/GFP与NeuN双标记神经元进行计数；（3）使用荧光微球（FluoSpheres）注射至脊髓IML进行逆行标记，以在离体脑片中识别PVN脊髓投射节前交感神经元；（4）制备下丘脑离体脑片，采用全细胞电压钳记录微型兴奋性突触后电流（miniature excitatory postsynaptic currents, mEPSCs）；（5）自4周龄起经饮水给予氯沙坦（50 mg/kg/天）长期治疗至12周龄，并通过尾袖法监测收缩压；（6）采用稳态波动分析评估量子释放概率和活性谷氨酸能突触数量的变化。

**三、主要研究结果**

**3.1 肾上腺注射PRV标记的脊髓IML神经元数量在成年SHR与WKY之间相当**

研究人员将PRV-152注射至成年SHR和WKY（每组6只）的左侧肾上腺，6天后进行组织处理。在脊髓T7–T10节段矢状切片中，所有IML中的PRV标记神经元均呈NeuN免疫反应阳性。SHR和WKY之间IML中PRV标记神经元的分布模式和总数无显著差异，表明IML节前神经元至肾上腺的连接在SHR中未发生改变。

**3.2 成年SHR的RVLM中PRV标记神经元数量增加**

与WKY相比，成年SHR的RVLM中PRV标记神经元数量显著增多（n=6，P<0.001），但两组间RVLM中NeuN阳性神经元总数无差异。PRV标记神经元也见于其他脑干核团，如腹侧巨细胞核和中缝大核，但数量稀少且分散，未进行定量分析。该结果表明成年SHR中RVLM至肾上腺的节前交感神经元连接增强。

**3.3 成年SHR的PVN中PRV标记神经元数量增加**

PRV标记神经元主要分布于PVN中后部水平，SHR与WKY的分布模式相似。两组间PVN中NeuN阳性神经元总数无差异，但SHR的PVN中PRV标记神经元数量显著高于WKY（n=6，P<0.001），表明成年SHR中PVN至肾上腺的节前交感神经元连接增强。

**3.4 幼年高血压前期SHR与WKY的PVN和RVLM中PRV标记神经元数量相当**

在4周龄幼年高血压前期SHR和年龄匹配WKY中，将PRV-152注射至左侧肾上腺后，IML、RVLM和PVN中PRV标记神经元的数量和分布模式在两组之间均无显著差异。该数据表明成年SHR中脑至肾上腺节前交感连接的扩张并非先天存在，而是随时间推移与血压升高并行出现。

**3.5 长期氯沙坦治疗减少SHR中脑节前交感神经元PRV标记的增加**

自4至12周龄给予SHR和WKY氯沙坦（50 mg/kg/天）。车辆处理的SHR收缩压在5周龄起进行性升高，至12周龄达稳定高血压水平；氯沙坦治疗显著抑制了SHR中血压的年龄依赖性升高，但对WKY的血压无影响。在12周龄时向肾上腺注射PRV-152，结果显示氯沙坦治疗的SHR相比车辆处理的SHR，其RVLM和PVN中PRV标记神经元数量显著减少，而脊髓IML中无显著差异。氯沙坦治疗对WKY各脑区PRV标记神经元数量均无影响。该结果表明高血压发展过程中增强的AT₁受体活性促进了SHR脑内节前交感神经元网络的扩张。

**3.6 幼年SHR长期氯沙坦治疗阻断PVN节前交感神经元上增强的活性谷氨酸能突触接触**

研究人员使用荧光微球进行逆行标记以识别PVN中脊髓投射的节前交感神经元，并在离体脑片上记录mEPSCs。车辆处理的SHR中PVN标记神经元的mEPSC频率较WKY显著升高，而幅度无差异。长期氯沙坦治疗可基本恢复正常mEPSC频率，但对WKY无影响。稳态波动分析显示，车辆处理的SHR与WKY之间及氯沙坦治疗后SHR中的μI-σI²回归斜率均无显著变化，提示SHR中mEPSC频率升高并非源于量子释放概率改变，而是活性谷氨酸能突触数量增加所致。长期氯沙坦治疗在SHR中可降低活性谷氨酸能突触数量而不显著影响量子释放概率。

**四、讨论与结论**

本研究证实SHR这一原发性高血压遗传模型中，RVLM和PVN内肾上腺投射的节前交感神经元连接发生扩张。PRV-152作为表达GFP的基因工程病毒，可特异性感染神经元并经突触逆行传播，是绘制神经回路的独特工具。与正常血压对照组相比，成年SHR中RVLM和PVN的PRV标记神经元数量显著增加，而幼年高血压前期SHR中未见此差异，提示这种年龄依赖性扩张可能参与了交感血管运动活性的增强和高血压的发展。

本研究的核心发现是SHR中增强的AT₁受体活性在高血压发展过程中对PVN和RVLM节前交感神经元连接的扩张起关键作用。SHR中PVN和RVLM的AT₁受体表达随年龄升高，并与血压升高平行。长期氯沙坦治疗在阻断高血压发展的同时逆转了成年SHR中PVN和RVLM的PRV标记神经元增加，而WKY中无此效应。由于氯沙坦可穿过血脑屏障，上述发现支持增高的局部脑RAS和AT₁受体活性可能促进节前交感神经回路的年龄依赖性扩张。

本研究还提供了功能性证据，表明过度活跃的AT₁受体增强PVN节前交感神经元的谷氨酸能兴奋性突触活动。由于PVN和RVLM的神经元总数在SHR和WKY间无差异，PRV标记神经元数量的增加可能归因于通过增强突触形成招募额外的节前交感神经元。SHR中PVN节前交感神经元的mEPSC频率升高而幅度不变，稳态波动分析提示活性谷氨酸能突触数量增加而非量子释放概率改变。长期氯沙坦治疗可将增加的mEPSC频率恢复正常而不改变回归斜率，进一步支持AT₁受体阻断降低活性谷氨酸能突触数量的结论。AT₁受体激活可能通过增强NMDA受体活性促进突触形成，而长期AT₁受体阻断可能通过限制NMDA受体依赖性突触连接来减轻高血压进展。

本研究的局限性包括：仅在肾上腺进行了PRV注射，其他交感神经支配的外周器官是否也存在类似改变尚待确定；使用NeuN作为全神经元标志物，未明确具体神经元亚型；全身给予氯沙坦无法区分中枢与外周AT₁受体阻断的效应；长期氯沙坦治疗自年轻时期启动，尚不清楚其是预防还是逆转已建立的扩张网络。

总而言之，本研究提供了解剖学（跨突触标记）和生理学（突触活动记录）证据，表明SHR中脑节前交感通路存在一种适应不良的、血管紧张素依赖性的扩张。增强的AT₁受体信号可能介导PVN和RVLM中肾上腺投射节前交感网络的结构性扩大和兴奋性突触增强。这种节前交感回路的病理性重塑可能支持神经源性高血压所特有的交感血管运动活性增强。此外，这些发现为长期AT₁受体拮抗剂的抗高血压疗效提供了机制性见解，强调其可通过逆转脑中过度活跃的节前交感网络来减少交感神经输出。