下丘脑室旁核神经元Sik1通过NF-κB通路抑制高盐饮食诱导的高血压

时间:2026年1月18日
来源:Molecular Neurobiology

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本研究聚焦于高盐饮食(HSD)诱导高血压的神经机制。研究人员发现,下丘脑室旁核(PVN)神经元的盐诱导激酶1(Sik1)在HSD后表达上调。通过构建全身性、神经系统特异性及PVN区域特异性Sik1基因敲除小鼠模型,并结合单细胞核RNA测序等技术,证实Sik1主要表达于PVN的精氨酸加压素(AVP)阳性神经元中,其缺失会通过下调NF-κB信号通路,并伴随小胶质细胞激活,从而导致HSD诱导的血压(BP)升高。该研究揭示了Sik1在PVN中调控盐敏感性高血压的新作用,为理解神经源性血压调节提供了新视角。

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食盐摄入过量是导致血压升高的一个重要风险因素,但其背后复杂的神经机制,尤其是大脑如何感知并响应高盐状态从而调控血压,仍有许多未解之谜。下丘脑室旁核(PVN)作为整合神经内分泌和自主神经信号以控制心血管功能的关键脑区,在其中扮演着核心角色。然而,PVN内部具体的分子机制,特别是如何介导盐诱导的血压升高,尚不清楚。盐诱导激酶1(Sik1)是AMP活化蛋白激酶(AMPK)家族成员,最初在高盐饮食喂养的大鼠肾上腺中被发现。虽有研究表明SIK1基因单核苷酸多态性与人类高血压相关,且Sik1在大脑中表达并可响应神经元活动,但Sik1在PVN内对盐诱导血压升高的潜在作用仍然未知。发表在《Molecular Neurobiology》上的这项研究,正是为了解开这个谜团。
为了探究Sik1在血压调节中的作用,研究人员运用了多种关键技术方法。研究主体使用了经过基因编辑的Sik1基因敲除小鼠模型,包括全身性敲除(Sik1-/-)、神经系统特异性敲除(通过Nestin-Cre工具鼠)以及通过立体定位注射腺相关病毒(AAV2/9-hSyn-Cre-EGFP)实现的PVN区域特异性敲除模型。血压测量采用标准尾套法系统。分子生物学检测手段包括蛋白质免疫印迹(Western Blot)、免疫组织化学/免疫荧光染色、逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和实时荧光定量PCR(Real-time PCR)。此外,研究还采用了急性脑片体外培养模型以及单细胞核RNA测序(snRNA-seq)结合京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析,以在单细胞分辨率下解析PVN的细胞组成和基因表达谱。图像分析则使用Neurolucida软件对小胶质细胞形态进行三维重建和Sholl分析。
高盐饮食增加下丘脑PVN中Sik1的表达
研究人员首先确认了Sik1蛋白在PVN中由NeuN阳性的神经元表达,而非胶质细胞。随后,他们发现,无论是小鼠在体摄入高盐饮食,还是离体脑片接受高钠人工脑脊液(aCSF)刺激,PVN神经元中Sik1的mRNA和蛋白表达水平均显著上调。这表明Sik1对高盐环境具有直接响应能力。
Sik1缺失导致高盐饮食后血压升高
为了验证Sik1的功能,研究使用了全身性Sik1敲除(Sik1-/-)小鼠。结果显示,在正常盐饮食(NSD)下,Sik1-/-小鼠与野生型(WT)小鼠血压无差异;但在转换为HSD后,Sik1-/-小鼠的收缩压(SBP)显著升高,而心率无变化,表明Sik1缺失特异性地加剧了盐诱导的血压升高。
神经元Sik1防止高盐饮食引起的血压升高
为了排除Sik1在外周器官(如心血管、肾脏)的潜在影响,研究团队构建了神经系统特异性敲除Sik1的小鼠(Nestin-Cre; Sik1-/-)。这些小鼠在HSD喂养后同样表现出血压升高,证实了Sik1在神经系统内对血压的调节作用。更进一步,通过向Sik1flox/flox小鼠的PVN内双侧注射AAV-Cre病毒,实现PVN神经元的特异性Sik1敲除。这种局部干预足以在HSD后引起血压显著上升,且病毒主要感染了PVN内的AVP阳性神经元(感染率约56.68%)和促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)阳性神经元(约25.93%),而催产素(OXT)神经元感染较少。这直接将Sik1的血压调控功能定位到了PVN,并提示AVP神经元可能是关键效应细胞。
Sik1在AVP阳性神经元中通过NF-κB信号通路减轻HSD诱导的血压升高
通过单细胞核RNA测序,研究人员绘制了PVN在不同处理条件下的细胞图谱,并发现Sik1主要富集表达于AVP神经元亚群。KEGG通路分析显示,在HSD条件下,Sik1阳性的AVP神经元中NF-κB信号通路受到抑制。后续的蛋白质免疫印迹和免疫荧光实验证实,在神经系统特异性敲除Sik1的小鼠中,HSD会显著增加PVN神经元内NF-κB p65的磷酸化(活化)水平以及其下游促炎细胞因子白介素-1β(IL-1β)的表达。这表明,在正常情况下,Sik1的存在抑制了HSD引发的PVN神经元内NF-κB通路的过度激活。
高盐饮食条件下PVN内小胶质细胞在Sik1缺失后被激活
神经炎症的另一关键特征是脑内免疫细胞——小胶质细胞的激活。研究发现,在缺乏神经元Sik1的情况下,HSD喂养会导致PVN区域小胶质细胞标志物离子钙结合适配器分子1(Iba1)表达上调。形态学分析进一步揭示,这些小胶质细胞胞体增大,突起长度和分支复杂性显著降低,呈现出典型的激活态形态。Sholl分析也证实了其复杂性下降。这表明神经元Sik1的缺失,可能通过影响神经元-小胶质细胞的通讯,导致了PVN内的神经炎症反应。
本研究得出结论:下丘脑室旁核(PVN)神经元中的盐诱导激酶1(Sik1)是应对高盐饮食的关键分子传感器和调节器。高盐摄入上调PVN神经元Sik1的表达,而Sik1的缺失(无论是全身性、神经系统特异性还是PVN局部特异性)都会导致高盐饮食诱导的血压显著升高。机制上,Sik1主要表达于PVN的AVP阳性神经元中,其功能在于抑制高盐引发的NF-κB信号通路过度激活,从而减轻神经元为中心的炎症反应,并抑制小胶质细胞向活化状态转变。这项研究首次揭示了Sik1在PVN内通过调控NF-κB通路在盐敏感性高血压中的关键保护作用,深化了我们对中枢神经系统调控血压机制的理解,为开发针对神经源性高血压的新型治疗策略提供了潜在靶点。

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