《Cell》：A triple-node heart-brain neuroimmune loop underlying myocardial infarction
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本综述系统揭示了心肌梗死(MI)后心脑轴中由TRPV1阳性迷走感觉神经元(VSNs)、下丘脑室旁核(PVN)AT1aR神经元和颈上神经节(SCG)交感神经元构成的三重节点神经免疫环路。研究通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)、病毒追踪和化学遗传学等技术，发现特异性干预该环路任一节点（如消融TRPV1 VSNs或抑制SCG的IL-1β）均可通过减轻心脏交感神经过度支配、促进血管新生(VEGF)、减少炎症因子(IL-1β, TNF-α)释放，从而显著改善心功能、减小梗死面积，为心肌梗死的神经免疫治疗提供了新靶点。
引言
心肌梗死(MI)触发的心脏与大脑之间的对话——即心脑感知，对维持心血管健康至关重要。这种对话涉及复杂的神经、免疫和内分泌通路。迷走神经及其相关的结状-颈静脉神经节是心脑之间的主要通道。近期研究表明，表达瞬时受体电位香草素1(TRPV1)和神经肽Y受体2(NPY2R)的迷走感觉神经元(VSNs)分别介导压力反射和Bezold-Jarisch反射。然而，在MI背景下，参与反应的特定VSN亚型、它们与不同细胞类型的复杂相互作用以及所涉及的分子机制仍不清楚。
MI增加VSNs和心脏神经纤维中的TRPV1表达
研究发现，MI后，心室壁的显著损伤会引发各种细胞和分子反应。通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析结状-颈静脉神经节，发现TRPV1阳性和PIEZO2阳性的神经元确实形成了不同的转录簇。在TRPV1-Cre小鼠的结状-颈静脉神经节中双侧注射AAV2-hSyn-DIO-mCherry后，进行假手术或MI手术。结果显示，与假手术组相比，MI后表达TRPV1的VSNs数量显著增加。此外，通过纵向成像观察到，在心室心肌的边界区(BZ)，TRPV1阳性的VSN纤维也大量增加。免疫组织化学分析进一步证实，MI心脏中TRPV1阳性的游离神经末梢显著扩展。通过组织透明化结合光片显微镜进行3D成像显示，TRPV1 VSN纤维沿着后前轴包绕并支配边界区。这些结果表明，MI增加了TRPV1 VSNs的数量，并与心室心肌中TRPV1阳性纤维的支配增加相关，证明TRPV1 VSNs可能是响应心肌损伤的感觉通路的关键组成部分。
TRPV1 VSN消融改善多种MI相关病理
为了探究TRPV1消融是否能减轻MI诱导的心功能障礙，研究采用了两种方法：心外膜应用树脂毒素(RTX)以消融TRPV1阳性纤维，以及向结状-颈静脉神经节内注射RTX(NRTX)以选择性消融TRPV1 VSNs。结果表明，特异性消融TRPV1 VSNs能显著改善MI后的心脏功能。心电图(ECG)显示，MI组出现病理性QRS波倒置，而MI+NRTX组小鼠则惊人地保持了正常的QRS波群，表明去极化模式正常。高分辨率超声检查证实，MI+NRTX小鼠的多个心脏参数得到显著改善，包括射血分数(EF)、缩短分数(FS)、左心室(LV)直径和容积（收缩期和舒张期），均接近基线水平。组织学分析（三色染色和TTC染色）表明，与对照组相比，MI+NRTX组的梗死面积和疤痕形成显著减少。此外，MI+NRTX心脏中，酪氨酸羟化酶(TH)阳性交感神经纤维减少，而细胞增殖标志物Ki67、内皮标志物CD31和血管生成因子VEGF的表达增加。ELISA检测显示，MI后心脏中促炎细胞因子IL-1β和TNF-α水平升高，而在MI+NRTX心脏中两者均降低，表明炎症反应减弱。
TRPV1 VSN消融强化边界区抵抗损伤
通过细胞核RNA测序(snRNA-seq)对MI和MI+NRTX心脏的细胞类型组成变化进行分析。将细胞分为10个主要类型，并进一步对内皮细胞(ECs)、成纤维细胞(FBs)、巨噬细胞(MACs)和心肌细胞(CMs)进行亚群分析。发现NRTX处理增加了增殖性ECs和FBs的比例，同时减少了炎症性FB和特定MAC亚群的比例。TRPV1 VSN消融在CM亚型中产生了最显著的变化，主要发生在边界区CMs中。使用已确定的基因标记，将CM亚群分为相对正常的Myh6HI远程区和存活的Ankrd1HI边界区CMs。NRTX处理改变了远程区和边界区的组成。差异基因表达分析发现，在NRTX心脏的远程区和边界区存在大量差异表达基因，功能富集分析显示这些基因与收缩调节、动作电位、细胞连接组装和血管生成等生物过程相关。空间转录组学分析进一步证实，TRPV1 VSN消融增加了正常远程区的面积，减少了梗死区，并减少了边界区的BZ2成分。
PVN AT1aR神经元通过心脑感觉通路介导MI后心脏病理
下丘脑室旁核(PVN)是交感输出的关键调节器，也是迷走感觉输入的已知接收者。MI后，观察到PVN内cFos表达增加，表明神经元激活。这种激活在NRTX处理后恢复到假手术水平，暗示TRPV1 VSN的感觉输入是MI后PVN活动的主要驱动因素。免疫组化筛选发现，MI后激活的PVN神经元与血管紧张素II受体1型(AT1aR)共定位， pinpoint了一个特定的神经元亚型。为了验证PVN AT1aR神经元的功能，研究采用化学遗传学方法抑制MI后PVN AT1aR神经元的活动。抑制这些神经元可减轻MI病理，表现为ECG的QRS波群得到保留，SD1/SD2比率改善，表明自主神经张力重新平衡。超声心动图显示，射血分数、缩短分数、左心室内径和容积等心功能参数显著恢复。同时，心肌中TH阳性交感神经纤维减少，而Ki67、CD31和VEGF表达增加。三色染色显示梗死面积、疤痕形成和心室壁损伤减少。这些效应与TRPV1 VSN消融所观察到的效果相似。
SCG支配心脏并参与MI诱导的神经炎症
颈上神经节(SCG)是交感链的重要组成部分。研究发现，MI后SCG中IL-1β表达增加，而向SCG内注射IL-1β中和抗体可降低其水平。逆行追踪实验证实了SCG与心脏之间的直接神经联系，注射到心肌的霍乱毒素B(CTB488)标记了SCG的细胞体。向SCG注射AAV9-hSyn-eGFP病毒后，在SCG和心肌中均观察到GFP表达，且MI后这种神经支配增强。组织透明化显示SCG纤维沿着后前轴走行，支配边界区。这些发现表明SCG具有直接的心脏投射，并且在MI后表现出IL-1β表达的特异性增加，提示SCG在MI驱动的神经炎症中发挥作用。
靶向抑制SCG中的IL-1β可减轻MI后心脏病理并改善心功能
为了评估SCG中IL-1β上调的功能相关性，在MI后向SCG内直接注射IL-1β中和抗体。这一干预措施降低了SCG内的IL-1β水平，抑制了局部炎症。ECG记录显示，与未治疗的MI小鼠相比，SCG IL-1β阻断小鼠的QRS波群得到保留。纵向超声心动图证实了心功能恢复，包括射血分数、缩短分数、左心室内径和容积等参数的改善。同时，心肌中TH阳性纤维减少，Ki67、CD31和VEGF表达增加。三色染色显示SCG IL-1β阻断的MI心脏梗死、疤痕和心室壁损伤减少。相反，在健康小鼠的SCG内直接注射IL-1β，可导致射血分数降低，左心室收缩期内径和容积增加，表明SCG内IL-1β增加足以诱发类似MI的心功能损害。
讨论
本研究剖析了心脑之间的三重节点双向环路，即从TRPV1 VSNs的感觉检测，到PVN AT1aR神经元的脑内整合，再到通过SCG经IL-1β信号传导的交感输出到心脏。这些发现揭示了MI后神经免疫相互作用的新机制，表明针对该环路中特定节点的干预策略，如消融TRPV1 VSNs或抑制SCG的IL-1β，可能通过减轻交感兴奋、促进修复和抑制炎症，为改善心肌梗死预后提供新的治疗途径。
