小鼠肾-脑连接图谱的性别二态

近年来，越来越多的研究表明，肾脏功能不仅受到局部自我调节和激素系统的影响，还在很大程度上由神经系统所调节。尽管已经知道中枢自主核与肾脏之间存在多突触的解剖学连接，但雄性和雌性小鼠中，神经系统与肾皮质和髓质的神经连接是否存在差异仍不清楚。本文作者以这一问题为背景，试图通过伪狂犬病病毒（Pseudorabies Virus, PRV）的传播特性来绘制肾皮质和髓质的中枢神经系统（Central Neural System, CNS）神经网络图谱。

研究背景和目的

肾脏在维持体内稳态中发挥了至关重要的作用，包括调节体液和电解质平衡、酸碱平衡、血压调节以及红细胞生成等功能。近年来已有研究发现，在病理情况下，肾交感神经活动增加也常伴随着肾脏、心血管以及代谢疾病。而研究表明，肾去神经术被认为是难治性高血压的一种辅助治疗选择。尽管已有多种研究描绘了肾脏的中枢自主网络，但它们对性别和肾脏不同部位的神经连接描述仍不甚清晰。本研究旨在填补这一空白，提供雄性和雌性小鼠的性别二态肾-脑连接图谱。

论文概述

本研究由Xulin Li, Yuan Zhou, Feng Wang和Liping Wang等人完成，他们均隶属于中国科学院深圳先进技术研究院，研究刊登在2024年《Neuroscience Bulletin》期刊上。

方法与材料

动物培养

研究选用14至18周龄的处女雄性和雌性C57BL/6J小鼠，每组5只，购自浙江维通利华实验动物技术有限公司。

病毒注射

研究使用PRV-531（带有EGFP荧光标记）和PRV-724（带有mRuby荧光标记）两种PRV重组病毒进行标记分析。小鼠被称重并通过1%戊巴比妥麻醉，然后将总量为1μl的病毒注入小鼠左肾皮质和右肾髓质。

组织制备与显微成像

在病毒注射5日后，小鼠被经心脏灌注固定，然后取出大脑并进行切片。通过显微镜和自动切片扫描仪拍摄免疫染色切片，并手工计数标记在特定脑区的神经元。

数据分析

使用GraphPad Prism 8.3.0软件对数据进行两因素方差分析（ANOVA）。*P <0.0001，P <0.001，**P <0.01, *P <0.05为统计显著性。

研究结果

对34个被PRV感染的脑区进行了标记和量化。大部分与肾脏相关的神经元集中分布在脑干、中脑和下丘脑区域，表明肾脏功能是生命的基础并且保守。未发现雌雄小鼠在这些主要分区中感染神经元数量的显著差异。

肾神经连接的性别差异和左右侧差异

通过向左肾注射PRV-531病毒和向右肾注射PRV-724病毒，比较了小鼠脑中与左右肾连接的神经元分布模式。结果显示，一些脑区如PVN、PSTH和DMV表现出明显的左右偏侧性。在性别差异上，CEA和PSTH在雄性小鼠中显示出更强的肾连接，而Pno、LDTGV和NTS在雌性小鼠中更强。

肾皮质和髓质的神经连接

为了探究脑与肾皮质和髓质的连接差异，研究分别向肾皮质和髓质注射PRV-531和PRV-724病毒。结果显示，脑中连接肾皮质和髓质的神经元主要分布在相同的脑区，且雄雌小鼠之间并无显著差异。

同时连接双侧肾脏和肾皮质/髓质神经元的分布模式

分析表明，大多数脑区连接左、右肾脏及肾皮质和髓质的病毒标记神经元共标记率中等，未发现显著性别差异。

讨论

脑区在肾脏功能调控中的未知作用

研究发现此前未被详细讨论的脑区如RMC、EW和PSTH在肾脏连接中的重要性。尤其是EW，它在中脑对应，与多种自主功能如能量代谢和心血管功能有关。

病毒追踪技术的应用及其局限性

当前研究使用的PRV病毒在中央神经系统中标记效率更高，弥补了以往研究中未区分肾皮质和髓质不同亚结构的不足。但实验中可能仍存在个体差异以及注射技术对结果的干扰。

性别差异对肾脏功能的影响

研究结果进一步说明了性别差异在肾脏疾病中的潜在机制，超越了传统上对性激素影响的认知。

结论

本研究提供了一个全面的雄雌小鼠的肾-脑连接图谱，细化了脑区连接肾皮质和髓质的网络结构，并阐述了性别差异。这将有助于更好地理解大脑如何协调不同器官以维持体内稳态，并在开发新型治疗策略方面提供支持。