心跳的调控远比想象复杂。长久以来人们默认,心跳完全由大脑主导。近期一项研究证实,心脏内部拥有专属神经网络,持续参与心跳调节。耶鲁大学医学院团队首次厘清该网络的工作模式,证实心脏内不同神经元各司其职,分别守护静息基础功能与应激状态下的心脏稳定。这刷新了人们对心脏神经调控的传统理解,也为心血管疾病精准神经疗法铺路。
这套网络被形象称为心脏 “第二大脑”,神经元散布于心脏周边脂肪组织,内部相互连通,同时持续和大脑双向通讯,是心脏神经调控通路末端的关键执行单元。但这类神经元十分稀缺,仅占心脏全部细胞的 0.01%,它们承担哪些生理作用,一直没有清晰答案。
研究人员利用基因工程标记小鼠全部心脏神经元,搭配单细胞 RNA 测序、高分辨率成像开展解析,成功甄别出两类分子特征、连接方式、生理功能截然不同的神经元。
Npy + 神经元主要接收迷走神经传来的信号,负责副交感神经对心率、冠脉供血的调控。激活它可以有效降低心率;若去除这类神经元,实验小鼠会快速出现心力衰竭并死亡。它如同心脏的制动装置,是维持日常基础心脏功能的核心。
Ddah1 + 神经元主要响应交感神经输入,核心作用是保证应激状态下心电平稳。实验显示,缺少这类神经元的小鼠中,大约三分之二在承受血压变化、各类应激刺激时,会因为心率骤然下降猝死;激活该神经元,则能够大幅提升小鼠应激环境下的存活几率。
团队进一步验证,两类神经元标志性基因同样在人类心脏神经元中表达,说明人类极有可能拥有同源的调控机制。
心脏内在神经系统和心肌梗死、心衰、心律失常多种重症息息相关。临床上治疗心律失常的心房消融术,早已尝试针对这套神经开展干预。受制于机制不明,现有手段很难做到精准靶向。本次研究揭开神经元分工差异,为开发高精度神经调控治疗方案打下重要基础。
