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缺氧期间介导交感神经兴奋的神经结构

期刊:respiration physiologyDOI:10.1016/S0034-5687(00)00125-0

本文是一篇综述性论文,由Patrice G. Guyenet撰写,发表于2000年的《Respiration Physiology》期刊上。Guyenet来自美国弗吉尼亚大学健康系统药理学系。文章主要探讨了在缺氧条件下,神经系统如何通过交感神经兴奋来调节心血管系统的反应,特别是延髓腹外侧区(rostral ventrolateral medulla, RVLM)在这一过程中的关键作用。

研究背景与目的

缺氧(hypoxia)是机体在氧气供应不足时的常见生理应激反应。缺氧会通过外周化学感受器(peripheral chemoreceptors)和中枢神经系统(central nervous system, CNS)的不同机制激活交感神经系统,进而调节心血管功能。本文旨在综述缺氧条件下交感神经兴奋的神经通路,特别是RVLM在这一过程中的作用。RVLM被认为是交感神经兴奋的主要来源,尤其是在缺氧条件下,它通过调节交感神经输出,维持心血管系统的稳定。

主要内容

文章分为两部分,第一部分讨论了外周化学感受器刺激如何通过RVLM介导交感神经兴奋,第二部分则探讨了中枢缺氧和缺血如何直接激活RVLM神经元,进而引发交感神经兴奋。

1. 外周化学感受器刺激与交感神经兴奋

当机体处于轻度缺氧时,外周化学感受器(如颈动脉体)会被激活,进而通过神经通路传递信号至RVLM,最终引发交感神经兴奋。RVLM中的前交感神经元(presympathetic neurons)在这一过程中扮演了关键角色。这些神经元通过谷氨酸能(glutamatergic)输入被激活,进而调节交感神经输出。研究表明,RVLM中的C1神经元(含有儿茶酚胺的神经元)和非C1神经元(非儿茶酚胺能神经元)都参与了这一过程。

此外,中枢呼吸网络(central respiratory network)也在这一过程中发挥了重要作用。外周化学感受器的激活不仅会引发交感神经兴奋,还会通过呼吸网络调节交感神经的节律性活动。文章还提到,A5神经元(位于脑桥腹外侧区的去甲肾上腺素能神经元)也在这一过程中发挥了重要作用,尤其是在缺氧条件下,A5神经元的活动显著增强。

2. 中枢缺氧与缺血对交感神经的直接影响

当缺氧程度加重或脑血流减少时,中枢神经系统会直接通过RVLM激活交感神经。与轻度缺氧不同,中枢缺氧和缺血会直接作用于RVLM神经元,导致其去极化(depolarization),进而引发交感神经兴奋。研究表明,这种去极化可能是由于钙离子通道的激活所致,而不是通过谷氨酸能输入。这一机制在脑缺血(cerebral ischemia)和库欣反射(Cushing response)中尤为重要。库欣反射是颅内压升高时,机体通过增加血压来维持脑血流的一种保护性反应。

研究意义与价值

本文综述了缺氧条件下交感神经兴奋的神经机制,特别是RVLM在这一过程中的关键作用。RVLM不仅在外周化学感受器介导的交感神经兴奋中发挥了重要作用,还在中枢缺氧和缺血条件下直接调节交感神经输出。这些发现不仅深化了我们对交感神经调节机制的理解,还为相关疾病的治疗提供了新的思路。例如,阻塞性睡眠呼吸暂停(obstructive sleep apnea, OSA)患者常伴有交感神经过度兴奋,本文的研究为理解这一现象提供了神经生理学基础。

研究亮点

  1. RVLM的关键作用:本文详细阐述了RVLM在缺氧条件下调节交感神经兴奋的机制,特别是C1和非C1神经元的不同作用。
  2. 中枢缺氧的直接效应:文章首次提出,中枢缺氧和缺血会直接通过钙离子通道激活RVLM神经元,这一发现为理解脑缺血和库欣反射提供了新的视角。
  3. 呼吸与交感神经的耦合:本文还探讨了中枢呼吸网络与交感神经兴奋之间的耦合机制,揭示了缺氧条件下呼吸节律与交感神经活动之间的复杂关系。

结论

本文通过综述大量实验数据,系统性地阐述了缺氧条件下交感神经兴奋的神经机制。RVLM在这一过程中发挥了核心作用,不仅通过外周化学感受器介导的交感神经兴奋,还通过中枢缺氧和缺血直接调节交感神经输出。这些发现不仅具有重要的理论意义,还为相关疾病的治疗提供了潜在的靶点。

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