《Frontiers in Physiology》：Afferent innervation of the kidney: projections to and processing in the central nervous system
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本综述系统梳理了肾脏传入神经从外周至中枢的解剖路径与功能特性，聚焦于其在高血压等病理生理过程中的作用。文章详细阐述了脊髓背根神经节（DRG）中肾脏传入神经元的分布、神经化学亚型（如CGRP、SP、TRPV1）及其对机械（如肾内压变化）和化学（如缺血、尿液成分）刺激的响应机制，并探讨了肾盂与肾皮质区域传入神经支配的差异。此外，综述还讨论了肾脏传入信号在中枢（如下丘脑室旁核PVN、孤束核NTS）的整合处理通路，以及肾神经消融术（RDN）通过干预传入神经活动治疗难治性高血压的潜在机制，为靶向肾脏神经的疾病治疗策略提供了理论依据。
引言
肾脏神经在血压调节和体液平衡中扮演着复杂而关键的角色。传统观点认为，肾脏的功能主要受交感神经传出纤维的支配，但近年来，随着导管式肾神经消融术（RDN）获得FDA批准用于治疗难治性高血压，肾脏传入（感觉）神经的作用重新引起了广泛关注。临床前研究和意外的临床获益表明，肾脏传入神经在高血压的发病机制中贡献显著。本综述旨在总结当前对肾脏传入神经解剖学、功能特性及其在中枢神经系统（CNS）中处理通路的理解。
肾脏传入神经的追踪
肾脏传入输入至中枢神经系统
背根神经节（DRG）中的胞体及在脊髓背角神经元的终止
肾脏传入神经输入至中枢的解剖证据最初通过在大鼠肾皮质注射荧光染料（如True Blue、Fast Blue）获得。这些染料被神经元末梢摄取后，逆行运输至胞体，结果显示标记的DRG神经元位于T8-L2节段，以T11-T12最为密集。随后使用辣根过氧化物酶（HRP）的研究在猫中也证实了类似分布，标记的传入轴突见于次要内脏神经，胞体位于T12-L4 DRG，纤维在脊髓L1和L3水平最为丰富，主要终止于背角外侧缘（板层V-VI），并有侧支投射至板层VII及中间外侧细胞柱（IML）附近。在大鼠中，HRP标记显示传入纤维在脊髓背角的板层I和III-V形成侧支，多数终止于同侧灰质连合的背内侧部分。这些终止模式提示此处可能是肾脏传入信息与脊髓肾-肾反射通路中交感节前神经元发生相互作用的位点。肾脏传入纤维多为无髓鞘C纤维，少数为薄髓鞘Aδ纤维，这与它们在肾脏内的超微结构观察及对不同生理刺激（Aδ纤维可能介导机械感受，C纤维可能介导化学感受）的反应特性相符。
电生理研究进一步揭示了脊髓神经元对肾神经刺激的反应。在猫的T12-L2节段，发现对肾神经刺激有反应的神经元多位于板层V和VII，接受Aδ和C纤维的输入。这些神经元中，有的投射至延髓网状结构（脊髓网状束SRT神经元），有的投射至丘脑（脊髓丘脑束STT神经元），并且多数神经元同时接受体感和肾脏输入，表明脊髓水平存在内脏与体感信息的汇聚。在大鼠中，电刺激T9-L1背根可在肾神经记录到反应，证实了肾脏传入纤维的存在，且反应多集中在T11-T13节段。记录到的脊髓背角神经元（板层I, IV-VIII）对肾神经刺激有反应，其中板层IV和V的神经元最为活跃，部分神经元仅对肾脏刺激有特异性反应。
近期研究利用小麦胚芽凝集素（WGA）结合Alexa荧光染料在小鼠模型中进行追踪，发现左肾标记的DRG神经元分布于T9-L2，右肾分布于T7-L3，以T12-L2或T11-L2为主。这表明小鼠的肾脏传入神经分布与大动物模型（如大鼠、猫）相似，为在小鼠中利用遗传学工具深入研究提供了基础。
直接投射与在尾端脑干的终止
有髓鞘的肾脏传入纤维被发现可直接通过脊髓背柱投射至尾端脑干的薄束核和孤束核（NTS）。使用双荧光染料技术证实，约有8%的肾脏传入DRG神经元（主要位于T11）存在直接的单突触投射至脑干。这些直接投射的肾-延髓纤维对肾内压变化敏感，但对化学刺激不敏感，提示该通路可能在急性肾血流调节和系统动脉压调控中起重要作用。
结节状神经节中的胞体
关于肾脏是否存在副交感（迷走）神经支配一直存在争议。早期研究在结节状神经节（迷走传入神经元胞体所在处）观察到标记，但对照实验（如肾去神经、腹腔内或静脉内注射染料）提示这些标记可能源于血管或腹膜壁层的游离神经末梢的非特异性摄取，而非真正的肾脏迷走传入。电刺激颈段迷走神经可在肾神经记录到诱发反应，但该反应可被神经节阻断剂或内脏神经切断所减弱，表明反应源于激活的迷走传入间接影响交感传出，而非迷走传入直接支配肾脏。
然而，一项使用HRP-WGA结合物的研究报道了双侧结节状神经节中存在显著标记，并据此认为肾脏主要受迷走传入支配，但此结果未能被广泛重复。近期，利用表达Cre的逆行腺相关病毒（AAV2-hsyn-Cre）在Ai14报告小鼠中进行的研究，在肾脏注射后于结节状神经节中观察到了tdTomato阳性的细胞，免疫染色显示这些细胞为谷氨酸能（VGluT2阳性），并投射至NTS。这为肾脏存在迷走传入提供了新的有力证据，但其在肾脏内的分布范围和功能仍有待进一步阐明。相比之下，该研究对肾脏副交感传出神经支配的描述更为详细。
肾脏传入神经的神经化学亚型
肾脏传入神经的神经化学分析最初集中于P物质（SP）和降钙素基因相关肽（CGRP）的共定位。在猫、大鼠和豚鼠中，肾脏传入DRG神经元中CGRP阳性比例高达80%-90%，SP阳性约为20%-24%，部分神经元同时表达两者。约15%的标记细胞既不表达SP也不表达CGRP，提示存在其他神经化学亚型。
利用神经丝蛋白200（RT97）和外周蛋白的免疫标记，可将大鼠肾脏传入DRG神经元区分为无髓鞘C纤维（占79%）和薄髓鞘Aδ纤维。这两种纤维均表达CGRP，而SP似乎仅存在于C纤维中。这表明肾脏传入神经元存在基于神经肽表达和纤维类型的功能多样性。
研究还发现，在高血压状态下，肾脏传入神经元对酸性刺激的敏感性增强，该效应可被TRPV1拮抗剂阻断。TRPV1和CGRP免疫标记在肾盂最为密集，在肾皮质血管、肾小管和肾小球周围也有分布。近期研究显示，约85%的大鼠肾脏传入DRG神经元表达TRPV1。这些发现提示TRPV1介导的酸敏感机制可能在肾脏炎症和损伤中起作用。
肾脏内传入神经支配的分布
基于免疫组织化学的研究表明，传入神经标记物（如CGRP、SP）的阳性纤维主要富集于肾盂区域，沿血管壁分布，并见于肾小球旁器（JGA）附近。而交感神经标记物则在整个肾脏广泛分布。早期观点认为肾脏传入神经仅支配肾盂，不进入肾皮质。
然而，通过将HRP-WGA直接注射入大鼠T12-L1 DRG进行顺行追踪的研究，清晰地显示了传入神经在肾脏内的完整分布路径。传入神经通过两条路径进入肾脏：一是沿肾动脉分支广泛分布于肾盂，并跟随叶间动脉和肾盏；二是通过较小的神经束支配输尿管近端，经输尿管肾盂连接处进入肾盂。传入神经支配最密集的区域确实是肾盂，纤维呈环状缠绕并作为游离神经末梢终止于平滑肌和上皮层。同时，在肾血管树的远端（如叶间动脉、弓状动脉）也观察到密集的传入支配，而在肾皮质内，传入纤维分布稀疏，更多见于肾小管附近，肾小球周围偶见单根纤维。
最近，利用TRPV1-Cre x Ai14转基因小鼠对内源性标记的TRPV1谱系细胞（tdTomato阳性）进行高分辨率成像和三维重建，量化分析了肾皮质传入纤维与肾小球的接近程度。结果显示，约45%的分析肾小球有紧密贴附的CGRP阳性轴突，约58%有tdTomato阳性轴突，这种关联在近髓肾小球中最为普遍。许多轴突与肾小球的最近距离小于3微米，有些甚至直接毗邻鲍曼氏囊。单个轴突可能接触多个肾小球，提示其可能监测肾小球滤过压或肾实质微环境的化学变化。
肾脏传入神经对机械和化学刺激的反应
机械感受
机械敏感性肾脏传入神经对肾内压变化产生反应。根据对压力变化的反应特性，可将其分为A型和B型。A型纤维较细，阈值低，有自发放电，适应慢，其放电频率与生理范围内的肾内压波动密切相关，可能位于肾间质内感受间质压变化。B型纤维较粗，阈值高，无自发放电，适应快，主要在生理范围外的压力变化时放电，可能响应病理状况。在兔子的研究中，类似的机械感受器被定位于肾动脉壁，对灌注压变化敏感，但其放电与心率不同步，且对缺氧不敏感。
化学感受
化学敏感性肾脏传入神经可分为R1和R2型。R1化学感受器对完全性肾缺血（如肾动脉或肾静脉闭塞）、全身窒息和严重低血压产生反应，无自发放电，在刺激后30秒出现成串冲动，传导速度提示其为C纤维。其对肾静脉闭塞的反应强于肾动脉闭塞，表明其在严重低血压时更为活跃。R2化学感受器则有低张力放电，在尿液从输尿管返流至肾盂时放电增加，但对生理盐水引起的肾盂压力变化不敏感。它们对高浓度NaCl、甘露醇以及等渗KCl反应增强，在利尿状态下（尿液溶质浓度降低）放电减少。R2传入纤维可能在监测尿液溶质浓度方面起作用。
使用伪狂犬病毒（PRV）进行肾神经的跨突触追踪
PRV是一种逆行跨突触病毒，可用于追踪与肾脏相连的整个神经回路。研究表明，PRV在肾脏注射后，首先标记交感节后神经元（第一级），随后标记脊髓IML中的节前神经元（第二级）。随着时间推移（2-4天以上），标记出现在对侧IML、同侧脊髓背角（板层I, II, IV, V, VII, X）、尾端脑干（如中缝核、RVLM、RVMM、A5细胞群、PVN）以及更吻端的脑区（如终板血管器、下丘脑前部、皮质等）。在结节状神经节和NTS中也观察到标记，提示可能存在迷走传入或脊髓传入的间接通路。PRV标记与免疫染色结合，发现这些脑区神经元表达多种神经递质，如5-羟色胺、SP、PNMT、TH、AVP、nNOS等，提示这些递质在调节肾交感活动中起作用。PRV追踪揭示了肾脏交感传出的多层次调控网络，但对肾脏传入信息在中枢的处理通路，尤其是超越脊髓和脑干终止区的更高级整合过程，仍不甚清晰。
提出的肾脏传入输入中枢环路处理：以PVN为重点的概述
下丘脑室旁核（PVN）是整合外周信号和发出自主神经及神经体液调节指令的关键中枢。电生理研究表明，肾传入神经刺激可调制PVN神经元的活动。PVN结构复杂，分为大细胞部和小细胞部。小细胞部神经元表达催产素（OT）和精氨酸加压素（AVP），其投射广泛，包括至脑干（如DVC、PBN、LC）和脊髓IML，可能调节交感 outflow。大细胞部神经元主要投射至垂体后叶，释放OT和AVP入血。
PVN接收来自脑干（如A1、A2、A6细胞群）的去甲肾上腺素能和肾上腺素能输入，这些输入可能传递内脏感觉信息。肾脏传入信号可通过直接投射至NTS/背柱核，或经脊髓背角处理后，间接到达PVN。PVN内GABA是主要的抑制性递质，其张力性抑制活动的解除可导致肾交感神经活动、血压和心率的增加。神经元型一氧化氮合酶（nNOS）也通过GABA依赖的机制抑制PVN的脊髓投射神经元，从而抑制交感传出。在病理条件下（如心力衰竭），肾脏传入神经活动可能影响PVN内nNOS水平。PVN作为信息整合中心，可能将肾脏传入的化学和机械信号与来自室周器（如对脑脊液渗透压敏感）的信息进行整合，通过调节交感活性和AVP释放，参与体液稳态的反馈调节。
已知、未知与机遇
肾脏传入神经的临床意义已在RDN治疗难治性高血压的试验中得到凸显。选择性切除肾脏传入神经在临床前高血压模型中能有效降低血压，其机制可能与中断病理性增加的肾脏传入信号驱动全身交感神经过度激活有关。未来研究需深入阐明肾脏传入神经在生理和病理条件下的具体功能、其神经化学和转录组学亚型的多样性、迷走传入的确切作用及其分布，以及肾脏传入信号在中枢的完整处理通路。利用AAV病毒载体、转基因小鼠模型和单细胞RNA测序（scRNAseq）等新技术，将有助于揭示肾脏传入神经的分子特征，从而为开发选择性靶向这些神经的新型治疗策略（如药物或神经调控技术）奠定基础。对肾脏传入神经的深入研究，不仅有助于理解高血压等疾病的机制，也将丰富我们对内感受（interoception）通路的认识。
