引言
肝脏缺血再灌注损伤(HIRI)是肝脏手术(尤其是肝移植)中不可避免的并发症,严重威胁患者预后。目前仍缺乏有效的干预或预防措施。值得注意的是,肝病患者在术前常经历短暂的急性应激;然而,急性应激对HIRI的影响尚不清楚。本研究旨在探讨急性应激对HIRI的影响及其潜在机制。
急性应激减轻肝脏缺血再灌注损伤
研究人员首先构建了急性束缚应激(ARS)模型,并通过旷场实验证实30分钟的急性应激不会诱导小鼠产生焦虑样行为。随后,在急性应激建模后对小鼠进行肝脏缺血再灌注(I/R)手术。结果显示,ARS显著改善了HIRI小鼠的肝损伤,降低了血清肝酶(ALT和AST)水平,并下调了炎症因子(TNF-α, IL-1β, CCL2)的表达。组织学检查(H&E染色和TUNEL染色)进一步表明,ARS减轻了肝组织坏死和细胞凋亡。
皮质酮介导ARS对HIRI的保护作用
研究发现,ARS显著升高了血清皮质酮水平。通过外源性给予皮质酮模拟ARS,可以重现其对HIRI的保护作用,表现为肝酶水平降低、炎症因子表达下降以及组织损伤减轻。相反,使用糖皮质激素受体(GR)拮抗剂米非司酮预处理,则完全阻断了ARS诱导的保护效应。这些结果表明,ARS通过激活HPA轴释放皮质酮来发挥其肝脏保护作用。
肝交感神经去神经支配不改变ARS的保护作用
尽管应激通常也会激活交感神经系统(SNS),但本研究发现ARS并未显著增加肝脏去甲肾上腺素(NE)水平。此外,使用神经毒素6-羟基多巴胺(6-OHDA)进行化学性肝交感神经去除术后,ARS对HIRI的保护作用并未被削弱。这表明ARS的保护效应不依赖于交感神经系统。
下丘脑室旁核CRH神经元被ARS激活
为了探究HPA轴上游的中枢机制,研究聚焦于下丘脑室旁核(PVN)。免疫荧光染色显示,ARS主要激活了PVN中CRH阳性的神经元。通过脑片膜片钳记录技术,研究人员进一步证实,与naive小鼠相比,ARS小鼠的PVNCRH神经元表现出静息膜电位去极化、动作电位发放阈值降低、对电流刺激的反应性增强以及自发兴奋性突触后电流(sEPSC)的频率和幅度显著增加。这表明ARS显著增强了PVNCRH神经元的固有兴奋性和突触传递效率。
化学遗传学激活PVNCRH神经元触发对HIRI的保护作用
为了验证PVNCRH神经元在ARS保护效应中的因果关系,研究者在Crh-Cre小鼠的PVN内注射了编码兴奋性DREADD(hM3Dq)的腺相关病毒。给予DREADD配体CNO后,成功特异性激活了PVNCRH神经元,并导致血清皮质酮水平升高。重要的是,化学遗传学激活PVNCRH神经元模拟了ARS的保护效果,显著降低了HIRI小鼠的肝酶水平、组织坏死、细胞凋亡和炎症反应。
化学遗传学抑制PVNCRH神经元逆转ARS对HIRI的保护作用
相反,通过化学遗传学方法(使用抑制性DREADD hM4Di)抑制PVNCRH神经元的活动,则显著降低了ARS引起的血清皮质酮升高,并完全逆转了ARS对HIRI的保护作用,使肝损伤和炎症指标恢复至HIRI组的严重水平。
讨论
本研究阐明了急性应激通过激活下丘脑PVNCRH神经元-HPA轴-皮质酮通路,而非交感神经系统,来减轻肝脏缺血再灌注损伤的神经免疫机制。这与慢性应激通常对机体产生负面影响形成对比,突出了应激持续时间和性质对生理结局的关键影响。该发现为理解脑-肝轴在应激条件下的调控提供了新见解,并为开发针对肝脏手术患者围术期HIRI的预防策略(如针对性的神经调节或药理干预)提供了潜在靶点。
结论
综上所述,本研究证明急性束缚应激通过激活PVNCRH神经元,驱动HPA轴释放皮质酮,从而减轻肝脏炎症并最终缓解HIRI。这些发现为围术期预防或减轻HIRI提供了新的靶点和策略见解。