综述:表面之下的交感信号:来自皮肤和肌肉的新见解

时间:2026年1月29日
来源:Frontiers in Neuroscience

编辑推荐:

这篇综述深入探讨了交感神经系统(SNS)在皮肤和骨骼肌中的新兴功能,超越了经典的“战斗或逃跑”反应。文章重点揭示了交感皮肤反应(SSR)在神经退行性疾病(如ALS、糖尿病神经病变)早期诊断中的潜力,并详述了交感信号通过β2肾上腺素能受体(β2AR)在神经肌肉接头(NMJ)处对突触完整性、神经递质释放及肌肉萎缩(如肌无力综合征、少肌症)的关键调控作用。文章还探讨了交感神经切除术的临床副作用及其重建手术的最新进展,强调了交感神经系统在维持机体稳态中的复杂性与重要性。

广告
   X   

引言
自主神经系统的交感神经分支,以其主导“战斗或逃跑”反应而闻名,由于其在各种组织类型中维持机体稳态的作用而引发了新的研究兴趣。本综述强调了对交感神经系统在外周组织(即皮肤和肌肉)中广泛功能的新认识。
皮肤中的交感神经活动
光滑皮肤和有毛皮肤都富含交感神经支配,皮肤效应器占交感神经链节中神经元的25%–50%。皮肤交感神经活动的表现包括出汗、血管收缩和血管舒张以及立毛。大部分皮肤交感神经支配是去甲肾上腺素能纤维,调节血管收缩和立毛,而一部分胆碱能交感纤维则集中在汗腺和导管中。
交感皮肤反应(SSR)是皮肤表面响应各种刺激(最常见的是外周神经的电刺激)的电压变化,由支配外泌汗腺的胆碱能纤维激活。SSR可作为一种无创测试来研究交感神经功能。临床上,SSR用于疑似自主神经障碍患者的诊断工作,最常见于糖尿病周围神经病变。SSR异常也见于许多其他神经病变,以及多发性硬化、帕金森病、肌萎缩侧索硬化(ALS)、亨廷顿病等中枢神经系统疾病。值得注意的是,有证据表明,以多汗症为形式的交感神经功能损害可能是ALS运动神经元症状出现前的早期症状。随着疾病进展,出汗反应减少,提示节后交感神经轴突进行性变性。
总体而言,皮肤的交感神经支配丰富,主要发挥与体温调节相关的作用。SSR异常与多种神经系统疾病相关,即使在疾病的早期和亚临床阶段也是如此,这凸显了交感皮肤活动的诊断潜力。
骨骼肌中的交感信号:不止于血管
交感信号在骨骼肌中的存在并非新概念,但直到最近才有令人满意的证据表明,交感神经系统除了支配肌肉血管外,还在NMJ处调节骨骼肌活动。
2016年,Khan等人证实,小鼠通过β2AR在NMJ处的交感信号对于这种神经肌肉突触的完整性和稳定性至关重要。此外,交感神经激活诱导过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α(PPARGC1A)的导入,这对线粒体生物发生至关重要。β2AR激动也被报道能增强小鼠膈肌NMJ处的突触小泡胞吐和乙酰胆碱释放,并改善对膈神经刺激的收缩反应。
交感神经系统还调节NMJ处的运动神经支配和乙酰胆碱受体(AChR)稳定性。外科腰椎交感神经切除术(涉及L2–L3水平交感神经节)会广泛改变骨骼肌转录组,影响从突触小泡对接和融合到昼夜节律再到运动神经脱支配等功能。这与NMJ传递的改变相关,表现为交感神经切除小鼠对短时间和长时间运动神经刺激的肌肉力量产生减少。外周神经损伤后交感神经再生的滞后也可能 underlie 运动神经再支配的骨骼肌无法从长期功能缺陷中恢复。
肌肉无力是涉及自主神经系统的疾病的常见症状。值得注意的是,拟交感神经药,如β2AR激动剂沙丁胺醇,能有效改善先天性肌无力综合征患者和肌无力动物模型表现的肌力。沙丁胺醇不仅能改善各种小鼠和斑马鱼先天性肌无力综合征模型的躯体症状,还能增加功能性NMJ的数量、突触面积、AChR面积、密度和簇集以及接头后折叠。此外,沙丁胺醇还能减少先天性肌无力综合征模型中表现的运动轴突路径寻找错误,并恢复受损的AChR预模式化。因此,NMJ处的交感信号对于NMJ的形成、形态完整性和功能至关重要。
少肌症,即与年龄相关的运动功能、肌肉质量和力量下降,与骨骼肌和肌肉交感神经之间的反馈系统衰退有关。衰老大鼠的静息交感神经活动增加,这种交感张力增加可能与老年人经历的肌肉僵硬和疼痛有关,这可能是由NMJ外的α-肾上腺素能受体介导的。交感神经切除后,编码调节骨骼肌泛素化降解的泛素连接酶的MuRF1上调,导致突触后AChR下调和肌肉萎缩。此外,向啮齿类动物施用β2AR激动剂克伦特罗可在运动神经脱支配和禁食背景下抑制快肌中MuRF-1和atrogin-1的基因表达。同样,对接受化学或外科交感神经切除术的大鼠分离的比目鱼肌,其蛋白质合成速率降低,这可通过添加β2AR激动剂逆转。因此,交感神经系统不仅影响骨骼肌的运动神经支配,还在对抗肌肉萎缩和少肌症方面发挥保护作用。
这些发现说明了交感信号在骨骼肌中的重要性。交感神经系统不仅对NMJ的稳定性至关重要,还在NMJ处的神经递质释放、肌肉体积、力量和张力以及肌肉线粒体生物发生中发挥作用。
聚焦:交感神经链节的解剖学
交感神经系统负责广泛的机体稳态机制。交感神经系统中的初级神经元是位于脊髓胸腰段(T1–L2)侧角的节前交感神经元,以及位于交感神经链节(跨越所有椎骨水平)的节后交感神经元。交感神经链节位于脊柱两侧,腹膜后间隙,从颅底延伸至尾骨,分为颈、胸、腰、骶段。星状神经节是下颈神经节和第一胸神经节的融合,约75%–82%的胸交感干中存在。腰椎交感链位于腰椎体前外侧,上方与胸交感链连续。了解椎旁神经节的解剖结构、其变异和相互联系为外科交感神经切除术治疗多种疾病(如多汗症、复杂区域性疼痛综合征、血管痉挛性疾病等)铺平了道路。
外科交感神经切除术的临床副作用
外科交感神经切除术已在许多涉及交感神经过度活跃的疾病状态中得到探索,结果各异。然而,交感神经切除术可能带来不良副作用和并发症,包括疼痛加重或新发疼痛、异常出汗形式(如代偿性多汗和病理性味觉性出汗)、霍纳综合征和气胸。
交感神经切除术最常见的适应症是手掌多汗症,通过胸腔镜消融T2–T4胸神经节实现。代偿性多汗存在于大多数患者中,严重程度与更广泛的T2–T4交感神经切除术相关。味觉性出汗,即食用特定食物时面部出汗,是治疗多汗症的胸交感神经切除术的一个已知副作用。其潜在原因尚不清楚,但迷走神经芽生进入被切断的交感神经链以及残留交感纤维的侧支芽生可能有关。
由于交感神经切除术副作用的严重性,自20世纪90年代末以来,一直在探索逆转外科交感神经切除术的方法。近年来,通过机器人辅助交感神经干重建来逆转胸交感神经切除术的技术得到了推动。使用腓肠神经或肋间神经移植物重建胸交感神经干可显著降低代偿性多汗的严重程度,且改善效果可持续。
讨论
对交感神经系统的新见解引发了人们对交感神经支配外周组织的作用及其对各种神经性和神经退行性疾病贡献的新的科学兴趣。交感神经失调可通过异常的SSR检测到,这与多种神经性和神经退行性疾病相关。虽然在某些神经系统疾病的主要表现之前常可检测到SSR的变化,但其诊断效用仍然有限。
在骨骼肌内部,除了通常与交感神经系统相关的血管调节反应外,骨骼肌中的交感信号对于NMJ的正常发育、维持NMJ完整性、调节神经递质释放和调节骨骼肌张力至关重要。此外,对交感神经失调的新认识促使了对交感信号在少肌症中作用的新研究。纠正潜在的交感神经失调为未来探索开辟了几条途径,可能成为未来治疗神经系统疾病和年龄相关功能衰退的基础。
外科切除术后交感神经失调(该手术最初为治疗交感神经过度活跃而开发)促使了旨在逆转与切除部分交感神经链节相关的不良副作用的重建手术的发展。这些不良副作用说明了完整的交感神经系统对于调节机体稳态的重要性。通过深化我们对交感神经系统及其众多功能复杂性的理解,我们为该领域可能改变神经科学研究方法和临床实践的发现奠定了基础。

生物通微信公众号
微信
新浪微博


生物通 版权所有