揭示自主神经反射异常(AD)的神经元架构:脊髓损伤后恶性高血压发作的机制与神经调控治疗新策略

时间:2025年9月19日
来源:Nature

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本研究首次系统性揭示了脊髓损伤(SCI)后诱发自主神经反射异常(AD)的完整神经元回路机制,发现Vsx2ON神经元群在胸腰段脊髓中的核心枢纽作用。通过硬膜外电刺激(EES)靶向血流动力学热点可重构竞争性神经回路,显著逆转小鼠、大鼠及人类AD症状。该发现为开发基于神经回路的精准治疗方案提供了理论依据。

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自主神经反射异常(Autonomic Dysreflexia, AD)作为脊髓损伤(Spinal Cord Injury, SCI)后危及生命的严重并发症,其特征为突发性高血压发作,显著增加心脑血管事件风险。本研究通过整合多尺度实验技术,系统阐明了SCI后诱发AD的神经元架构机制,并开发出针对性的神经调控治疗策略。

空间组织特征

通过小鼠模型研究发现,结肠直肠扩张(Colorectal Distension)可诱发稳定重复的AD表型。全脊髓澄清技术与Fos蛋白标记显示,AD激活神经元主要富集于两个关键区域:接收肠道感觉传入的腰骶段脊髓,以及调控血管运动的胸段"血流动力学热点"区域。单核RNA测序(snRNA-seq)进一步揭示Vsx2ON兴奋性神经元在AD过程中呈现最显著的转录响应。

神经元架构解析

研究通过病毒追踪与功能验证手段,逐步重构出四级神经元回路:

  1. 1.

    背根神经节CalcaON伤害性神经元在SCI后形成异常投射至腰骶段脊髓

  2. 2.

    腰骶段SCLUMBAR::Vsx2投射神经元向胸段延伸异常轴突

  3. 3.

    胸段SCTHORACIC::Vsx2局部环路神经元接收异常传入

  4. 4.

    胆碱能交感节前神经元(ChATON)最终介导血管收缩

    化学遗传学抑制任一节点均能有效阻断AD发作,而光遗传学激活则可直接诱发高血压反应。

竞争性神经回路机制

研究发现硬膜外电刺激(Epidural Electrical Stimulation, EES)通过激活大直径传入纤维(PVON神经元)投射至SCTHORACIC::Vsx2神经元,形成与AD回路竞争性激活的良性调控通路。单神经元记录证实同一Vsx2ON神经元可被AD刺激和EES共同调制。

神经康复干预

每日EES靶向治疗(自主神经康复)通过强化PVON-Vsx2ON突触连接,同时削弱异常CalcaON-Vsx2ON投射,实现AD症状的长期逆转。值得注意的是,错误靶向腰骶段的EES反而会加剧AD表型,凸显靶点选择的重要性。

临床转化价值

对1,733例SCI患者的调研显示,82%四肢瘫患者存在AD症状,其中仅30%接受治疗且98%仍持续发作。初步临床试验证实,长期EES治疗可显著改善头痛、心悸等血管性症状,为开发基于机制的精準医疗设备奠定了坚实基础。

该研究不仅揭示了SCI后自主神经功能障碍的神经机制,更提供了通过神经调控技术重构竞争性神经回路的治疗范式,为改善脊髓损伤患者生活质量提供了新途径。

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