高血壓作為心血管疾病的主要危險因素，容易誘發(fā)心梗、中風(fēng)等心血管疾病和神經(jīng)退行性疾病，在>60歲人群中發(fā)病率高達(dá)2/3。
目前臨床治療中，降壓藥主要是通過舒張外周血管阻力或減少水鈉潴留而達(dá)到降壓效果。然而，頑固性高血壓即便聯(lián)合使用多種藥物，仍不能得到有效緩解；部分高血壓發(fā)病機(jī)制尚不明確，臨床中尚無有效的防治方法。
盡管高血壓的病因各不相同，但大多數(shù)原發(fā)性高血壓患者存在交感神經(jīng)活動升高，而腎交感消融術(shù)（RSD）可以有效緩解高血壓癥狀[1]。因此，交感神經(jīng)的中樞穩(wěn)態(tài)對于心血管至關(guān)重要，但其機(jī)制尚不清楚。
近期，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院史鵬與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院沈嘯和谷巖研究團(tuán)隊合作，在《免疫》雜志上發(fā)表研究成果[2]。
他們首次發(fā)現(xiàn)，靜息態(tài)小膠質(zhì)細(xì)胞通過分泌血小板源性生長因子（PDGF）B直接作用下丘腦室旁核（PVN）前交感神經(jīng)元受體PDGFRα，促進(jìn)神經(jīng)元Kv4.3鉀離子通道蛋白表達(dá)，防止神經(jīng)元超興奮，維持交感神經(jīng)張力和血壓正常。如果PDGFBMG-Kv4.3Neuron通路被破壞，會誘發(fā)血壓升高。
論文首頁截圖
小膠質(zhì)細(xì)胞作為大腦中的固有免疫細(xì)胞，其發(fā)育、成熟和衰老與中樞神經(jīng)系統(tǒng)同步[3]。
已有研究表明，小膠質(zhì)細(xì)胞通過其分支實(shí)時監(jiān)測中樞神經(jīng)系統(tǒng)局部微環(huán)境[4]，不僅參與免疫調(diào)控，而且在神經(jīng)發(fā)育、神經(jīng)元興奮性與神經(jīng)環(huán)路等方面均有重要調(diào)節(jié)作用[5]。
小膠質(zhì)細(xì)胞生命周期示意圖[3]
小膠質(zhì)細(xì)胞對于神經(jīng)元直接調(diào)控作用主要通過“突觸修剪”[6-7]，直到2020年《自然》雜志上有研究揭示，在紋狀體中，小膠質(zhì)細(xì)胞能夠感知神經(jīng)元激活并通過ATP-AMP-ADO-A1R信號通路抑制神經(jīng)元興奮性，起到“剎車緩沖”作用[8]。然而，對于小膠質(zhì)細(xì)胞直接調(diào)控神經(jīng)元電生理特性尚無直接證據(jù)。
在心血管系統(tǒng)中，交感神經(jīng)末梢貼著血管壁生長，其興奮會引起血管收縮，改善交感神經(jīng)張力是緩解高血壓的有效手段，例如，臨床中RSD可以有效緩解頑固性高血壓。然而，小膠質(zhì)細(xì)胞能否通過維持神經(jīng)元正常興奮性，而介導(dǎo)中樞交感神經(jīng)穩(wěn)態(tài)進(jìn)而調(diào)控血壓尚無報道。
受此啟發(fā)，研究人員想從交感神經(jīng)的角度去解析高血壓的發(fā)病機(jī)制。順藤摸瓜，他們聯(lián)合單細(xì)胞測序、蛋白質(zhì)組學(xué)和表觀遺傳學(xué)等技術(shù)，試圖從分子層面揭示小膠質(zhì)細(xì)胞對高血壓的調(diào)控機(jī)制。
首先，研究者在CD11b-DTR轉(zhuǎn)基因小鼠側(cè)腦室注射白喉毒素（DT），去除靜息態(tài)小膠質(zhì)細(xì)胞，結(jié)果導(dǎo)致小鼠交感神經(jīng)興奮，表現(xiàn)為小鼠外周血清去甲腎上腺素（NE）和腎上腺素升高，基礎(chǔ)心率增加。
隨后，他們采用膜片鉗對下丘腦室旁核（PVN）中投射到腦干頭端腹側(cè)延髓（RVLM）的前交感神經(jīng)元（即PVN-RVLM）進(jìn)行電生理分析，發(fā)現(xiàn)去除小膠質(zhì)細(xì)胞可以導(dǎo)致交感神經(jīng)元過度活化，表現(xiàn)為放電神經(jīng)元比例和放電頻率增加、外向鉀電流被抑制。
去除小膠質(zhì)細(xì)胞缺失導(dǎo)致交感神經(jīng)興奮和PVN前交感神經(jīng)元過度活化
鉀離子通道是調(diào)控神經(jīng)元興奮性的關(guān)鍵因素，為了探究上述機(jī)制，團(tuán)隊采用單細(xì)胞測序技術(shù)開展了更深入的研究。
他們發(fā)現(xiàn)去除小膠質(zhì)細(xì)胞后，PVN-RVLM神經(jīng)元編碼Kv4.3鉀離子通道的Kcnd3基因表達(dá)明顯下調(diào)；離體共培養(yǎng)小膠質(zhì)細(xì)胞系BV2，可以顯著增加神經(jīng)元樣嗜鉻細(xì)胞瘤PC12細(xì)胞中Kv4.3表達(dá)。
此外，如果選擇性抑制Kv4.3，可明顯阻斷低壓激活的鉀離子電流，這表明靜息小膠質(zhì)細(xì)胞可通過增加神經(jīng)元上的Kv4.3維持神經(jīng)元正常興奮性。
去除小膠質(zhì)細(xì)胞減少PVN前交感神經(jīng)元Kv4.3的表達(dá)
接下來，研究團(tuán)隊嘗試采用轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法，鑒定小膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)控神經(jīng)元Kv4.3表達(dá)的潛在機(jī)制。
已有研究表明，PDGF可參與調(diào)控少突膠質(zhì)細(xì)胞的鉀離子通道，而Pdgfb（編碼PDGFB的基因）在小膠質(zhì)細(xì)胞中高表達(dá)，當(dāng)去除小膠質(zhì)細(xì)胞后，Pdgfb表達(dá)顯著降低。
此外，特異性去除小膠質(zhì)細(xì)胞上的Pdgfb或給與PDGFR抑制劑，可降低PVN-RVLM神經(jīng)元上Kv4.3的表達(dá)；同時，前者能夠誘導(dǎo)出PVN交感前神經(jīng)元K+電流減弱和交感神經(jīng)興奮。
以上研究結(jié)果表明，小膠質(zhì)細(xì)胞通過旁分泌PDGFB調(diào)控神經(jīng)元Kv4.3。
去除小膠質(zhì)細(xì)胞來源的PDGFB導(dǎo)致PVN交感前神經(jīng)元K+電流減弱和交感神經(jīng)興奮
已有研究表明，PDGFB可與兩種受體PDGFRα和PDGFRβ結(jié)合。離體細(xì)胞實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，只有使用PDGFRα拮抗劑可以降低小膠質(zhì)細(xì)胞Kv4.3表達(dá)，當(dāng)特異性敲除神經(jīng)元PDGFRα后，能夠引起小鼠血壓升高和鉀離子電流降低，模擬去除小膠質(zhì)細(xì)胞的效應(yīng)。
有意思的是，PDGFR屬于酪氨酸激酶家族成員，其抑制劑（TKI）被臨床廣泛應(yīng)用于抗腫瘤治療，但該藥會導(dǎo)致高血壓這一不良反應(yīng)，本研究在一定程度上為此現(xiàn)象提供了明確的分子機(jī)制。
神經(jīng)元PDGFRα是小膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)控交感神經(jīng)的下游靶點(diǎn)，
敲除PDGFRα導(dǎo)致PVN交感前神經(jīng)元K+電流減弱
最后，通過側(cè)腦室注射外源性PDGFB或增加神經(jīng)元Kv4.3表達(dá)，均能夠明顯逆轉(zhuǎn)去除小膠質(zhì)細(xì)胞引起血壓升高和鉀離子電流被抑制。
機(jī)制示意圖
總體而言，這個研究不僅揭示了小膠質(zhì)細(xì)胞可以直接參與調(diào)控神經(jīng)元膜電位，豐富了小膠質(zhì)細(xì)胞的非免疫功能及其與神經(jīng)元互作的機(jī)制；還揭示了交感神經(jīng)穩(wěn)態(tài)的中樞調(diào)控機(jī)制，為臨床自主神經(jīng)功能紊亂（如高血壓等）的防治提供了嶄新思路。
參考資料：
[1].Azizi M, Sanghvi K, Saxena M, et al. Ultrasound renal denervation for hypertension resistant to a triple medication pill (RADIANCE-HTN TRIO): a randomised, multicentre, single-blind, sham-controlled trial. Lancet. 2021;397(10293):2476-2486. doi:10.1016/S0140-6736(21)00788-1
[2].Bi Q, Wang C, Cheng G, et al. Microglia-derived PDGFB promotes neuronal potassium currents to suppress basal sympathetic tonicity and limit hypertension. Immunity. 2022;55(8):1466-1482.e9. doi:10.1016/j.immuni.2022.06.018
[3].Spittau B. Aging Microglia-Phenotypes, Functions and Implications for Age-Related Neurodegenerative Diseases. Front Aging Neurosci. 2017;9:194. Published 2017 Jun 14.
doi:10.3389/fnagi.2017.00194
[4].Yang T, Velagapudi R, Terrando N. Neuroinflammation after surgery: from mechanisms to therapeutic targets. Nat Immunol. 2020;21(11):1319-1326. doi:10.1038/s41590-020-0812-1
[5].Schafer DP, Lehrman EK, Kautzman AG, et al. Microglia sculpt postnatal neural circuits in an activity and complement-dependent manner. Neuron. 2012;74(4):691-705. doi:10.1016/j.neuron.2012.03.026
[6].Bilimoria PM, Stevens B. Microglia function during brain development: New insights from animal models. Brain Res. 2015;1617:7-17. doi:10.1016/j.brainres.2014.11.032
[7].Wang C, Yue H, Hu Z, et al. Microglia mediate forgetting via complement-dependent synaptic elimination. Science. 2020;367(6478):688-694. doi:10.1126/science.aaz2288
[8].Badimon A, Strasburger HJ, Ayata P, et al. Negative feedback control of neuronal activity by microglia. Nature. 2020;586(7829):417-423. doi:10.1038/s41586-020-2777-8
聯(lián)系客服
