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颈动脉体检测循环肿瘤坏死因子-α以激活交感抗炎反射

期刊:brain, behavior, and immunityDOI:10.1016/j.bbi.2022.03.014

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告:

主要作者及研究机构

该研究由Pedro L. Katayama、Isabela P. Leirão、Alexandre Kanashiro、João P.M. Luiz、Fernando Q. Cunha、Luiz C.C. Navegantes、José V. Menani、Daniel B. Zoccal、Débora S.A. Colombari和Eduardo Colombari等人共同完成。这些作者分别来自巴西圣保罗州立大学牙科学院生理与病理学系、圣保罗大学医学院神经科学与行为学系、药理学系以及生理学系。研究发表于2022年3月23日的《Brain, Behavior, and Immunity》期刊上。

学术背景

该研究的主要科学领域是神经免疫相互作用(neuroimmune interactions),特别是颈动脉体(carotid body)在炎症调控中的作用。研究背景基于近年来关于颈动脉体可能作为免疫传感器的证据,表明其能够检测促炎介质并向中枢神经系统传递信号,从而协调自主神经反应。尽管迷走神经在神经免疫相互作用中的作用已被广泛研究,但交感神经系统在炎症调控中的作用仍不明确。因此,本研究旨在探索颈动脉体如何通过检测循环中的肿瘤坏死因子-α(TNF-α)来激活交感抗炎反射,并阐明其机制。

研究流程

研究共包括五个实验步骤:

  1. TNF-α受体在颈动脉体中的表达
    研究首先通过荧光原位杂交(FISH)和免疫荧光染色技术,验证了大鼠颈动脉体中TNF-α受体类型I(TNFR1)的表达。实验使用成年雄性Holtzman大鼠,通过心脏灌注固定颈动脉体组织,并进行切片处理。结果显示,TNFR1在颈动脉体的球细胞(glomus cells)中表达,且其mRNA和蛋白水平均被检测到。

  2. 循环TNF-α对颈动脉窦神经(CSN)传入活动的影响
    研究通过静脉注射TNF-α,观察其对CSN传入活动的影响。实验采用麻醉大鼠,记录CSN的电活动。结果显示,TNF-α显著增加了CSN的传入活动,且这一效应持续至少2小时。实验还排除了TNF-α对血气和pH的影响,表明其作用独立于低氧或酸中毒。

  3. TNF-α激活的神经通路
    研究通过逆行示踪技术,将荧光金(Fluorogold)注射到延髓腹外侧区(RVLM),以标记RVLM投射的孤束核(NTS)神经元。结果显示,TNF-α激活了RVLM投射的NTS谷氨酸能神经元,而颈动脉体消融几乎完全阻断了这一激活。这表明颈动脉体通过CSN传入信号激活了中枢交感兴奋通路。

  4. TNF-α对交感神经活动的影响
    研究同时记录了腰交感神经、肾交感神经和内脏交感神经的活动。结果显示,TNF-α显著增加了内脏交感神经的活动,而颈动脉体消融则减弱了这一效应。这表明颈动脉体在TNF-α诱导的交感神经激活中起关键作用。

  5. 颈动脉体消融或内脏交感神经去神经对炎症的影响
    研究通过颈动脉体消融或内脏交感神经去神经,观察TNF-α诱导的炎症反应。结果显示,颈动脉体消融或内脏交感神经去神经显著增加了血浆和脾脏中TNF-α的水平,表明这些结构在抑制炎症反应中起重要作用。

主要结果

  1. TNFR1在颈动脉体中的表达被证实,表明颈动脉体能够检测循环中的TNF-α。
  2. 静脉注射TNF-α显著增加了CSN的传入活动,且这一效应持续至少2小时。
  3. TNF-α激活了RVLM投射的NTS谷氨酸能神经元,而颈动脉体消融几乎完全阻断了这一激活。
  4. TNF-α显著增加了内脏交感神经的活动,颈动脉体消融减弱了这一效应。
  5. 颈动脉体消融或内脏交感神经去神经显著加剧了TNF-α诱导的炎症反应。

结论

研究结果表明,颈动脉体通过检测循环中的TNF-α,激活了中枢交感抗炎机制。这一机制包括颈动脉体-CSN-NTS-RVLM-内脏交感神经通路,能够抑制炎症反应。这一发现为神经免疫相互作用的机制提供了新的见解,并为炎症相关疾病的治疗提供了潜在靶点。

研究亮点

  1. 首次揭示了颈动脉体在检测TNF-α并激活交感抗炎反射中的作用。
  2. 通过多步骤实验,全面阐明了颈动脉体-CSN-NTS-RVLM-内脏交感神经通路的机制。
  3. 研究结果为炎症相关疾病的治疗提供了新的思路,特别是通过调节颈动脉体或交感神经活动来控制炎症。

其他有价值的内容

研究还表明,内脏交感神经在抑制脾脏中TNF-α的产生中起重要作用,进一步支持了交感神经系统在炎症调控中的关键作用。此外,研究为开发针对颈动脉体或交感神经的神经调节疗法提供了理论基础。

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