副交感神经功能亢进是高脂饮食诱导肥胖小鼠模型中膀胱过度活动症的致病机制

《The Journal of Physiology》：Parasympathetic overdrive as a cause of overactive bladder in a high-fat-diet-induced obesity mouse model

　　

摘要 膀胱过度活动症（overactive bladder, OAB）是一种以尿急为核心特征的高患病率疾病，会显著降低患者生活质量。鉴于肥胖和代谢综合征（metabolic syndrome, MetS）已被证实是OAB的主要危险因素，研究人员采用高脂饮食（high-fat diet, HFD）诱导的肥胖小鼠模型，探索肥胖/MetS相关OAB的发病机制。研究将4周龄雄性C57BL/6小鼠分为两组，分别给予HFD（60 kcal%脂肪）或普通饮食（normal diet, ND，10 kcal%脂肪）喂养12周，随后开展麻醉状态下的膀胱测压、膀胱传入神经活动记录、逼尿肌平滑肌（detrusor smooth muscle, DSM）条等长张力记录及离体全膀胱腔内压记录，并通过组织化学方法分析膀胱形态学变化。结果显示，HFD小鼠表现出腹型肥胖、高血糖和胰岛素抵抗的MetS表型，其膀胱充盈期出现幅度增大的非排尿性收缩（non-voiding contractions, NVCs），同时伴随传入神经活动增强；静脉注射阿托品（1 mg/kg）、P2X嘌呤受体拮抗剂吡哆醛磷酸-6-偶氮苯基-2',4'-二磺酸（pyridoxalphosphate-6-azophenyl-2′,4′-disulfonic acid, PPADS，10 mg/kg）或双侧盆神经切断术均可减弱上述变化，而在ND小鼠中这些药物仅抑制NVCs，不影响传入神经活动。HFD小鼠离体DSM条的自发或神经电刺激诱发的收缩、离体全膀胱的瞬时压力升高均无显著改变，且DSM厚度、胶原沉积及副交感神经密度也未发生变化。由此研究人员认为，HFD小鼠的OAB表型主要源于膀胱储尿期副交感神经神经活动的增强，该结果为抗毒蕈碱药物治疗OAB的临床有效性，以及OAB患者中被称为“阿托品抵抗”的嘌呤能传递增强现象提供了机制依据。

论文解读

研究背景与意义

膀胱过度活动症（OAB）以尿急、尿频、急迫性尿失禁为核心特征，严重影响患者工作与社会参与度，老年患者的活动能力下降还会进一步加重肌肉减少症与认知障碍。目前OAB病因复杂，多数患者被归类为特发性OAB，仅少部分患者可明确归因于神经源性疾病或良性前列腺增生。近年研究证实，缺血、氧化应激引发的全身炎症是下尿路症状（LUTS）包括OAB的核心危险因素，凸显了肥胖与代谢综合征（MetS）在OAB发病中的关键作用。高脂饮食（HFD）摄入与能量消耗减少是人类腹型肥胖的主要诱因，HFD喂养小鼠已成为经典的肥胖驱动MetS模型，既往研究已观察到该类模型会出现排尿频率升高、充盈期非排尿性收缩（NVCs）增强的OAB表型，但相关病理机制尚未明确。本研究以HFD诱导的肥胖/MetS小鼠为对象，系统解析OAB的发生机制，为临床治疗提供实验依据，相关成果发表于《The Journal of Physiology》。

关键技术方法

研究采用4周龄雄性C57BL/6小鼠，分为普通饮食（ND，10 kcal%脂肪）组与HFD（60 kcal%脂肪）组，喂养12周后开展系列实验：首先检测体重、空腹血糖、血清胰岛素水平并计算稳态模型胰岛素抵抗指数（HOMA-IR），确认MetS表型；通过体内膀胱测压同步记录膀胱传入神经活动，分析储尿与排尿功能参数；采用体内非排尿性膀胱测压结合药物干预，评估胆碱能、嘌呤能通路的作用；分离DSM条进行等长张力记录，评估逼尿肌平滑肌（DSM）固有收缩功能；制备离体全膀胱进行腔内压记录，分析尿路上皮来源因子对收缩的影响；通过组织化学染色分析膀胱形态学、纤维化程度及副交感神经分布。

研究结果

代谢表型与膀胱表型

HFD喂养12周后，小鼠体重、附睾脂肪质量、空腹血糖、血清胰岛素水平及HOMA-IR指数均显著高于ND组，呈现典型MetS表型，但两组膀胱重量无显著差异。体内膀胱测压显示，HFD小鼠充盈期NVCs幅度显著大于ND组，且大振幅NVCs与传入神经放电爆发存在时间相关性，而ND组小振幅NVCs无此关联；以平均NVC幅度≥1 mmHg为界，ND组多表现为正常膀胱表型，HFD组多表现为OAB表型。HFD小鼠NVC幅度、传入神经放电频率、排尿频率均高于ND组，膀胱顺应性低于ND组，但排尿阈值压与最大排尿压无组间差异。

药物干预对OAB表型的影响

在HFD小鼠中，静脉注射阿托品或P2X嘌呤受体拮抗剂PPADS均可降低NVC幅度与传入神经放电频率，两药联用可进一步抑制上述指标；单独使用PPADS后再给予阿托品也可产生叠加抑制效应。而在ND小鼠中，两药仅降低NVC幅度，不影响传入神经活动。

DSM收缩功能与离体膀胱反应

离体DSM条实验中，两组自发相位收缩的基线张力、幅度、频率，以及40 mmol/L KCl诱导的最大收缩、电刺激诱发的收缩幅度、阿托品敏感成分占比均无显著差异。离体全膀胱实验中，两组瞬时压力升高的基线张力、幅度、频率均无显著差异，加入阿托品后仅基线张力下降，不影响瞬时压力升高参数。

中枢去连接对OAB表型的影响

切断HFD小鼠双侧盆神经（中枢去连接）后，NVC幅度与传入神经放电频率均降至接近ND组水平，此时再给予阿托品或PPADS均无法进一步抑制上述指标。

膀胱形态学分析

两组膀胱壁结构、DSM厚度、胶原沉积比例、副交感神经密度均无显著差异，未发现逼尿肌肥厚或纤维化改变。

讨论与结论

讨论部分指出，本研究构建的HFD诱导OAB模型无膀胱形态学重构，相较于膀胱出口梗阻、脊髓损伤等经典OAB模型更接近临床多数特发性OAB的病理状态。研究证实，OAB表型并非源于DSM固有收缩功能异常或尿路上皮/壁内神经释放的收缩物质增多，而是储尿期脊髓来源的副交感神经传出活动过度激活所致，乙酰胆碱与ATP作为共同递质近乎均等参与该过程。该发现解释了抗毒蕈碱药物的临床疗效，也为“阿托品抵抗”现象提供了机制支持——病理状态下嘌呤能传递贡献增加。研究同时提示，肥胖相关的慢性炎症、神经生长因子升高、TRPV1通道表达上调可能通过敏化传入神经，形成“传出-逼尿肌-传入”正反馈环路，驱动副交感神经功能亢进。

结论部分明确：HFD诱导的肥胖/MetS小鼠OAB表型的NVC增大与传入神经活动增强，主要源于脊髓副交感神经传出输入过度激活，而非逼尿肌收缩功能增强或尿路上皮/壁内神经释放的收缩物质过多。该研究为靶向副交感神经功能亢进治疗肥胖相关OAB提供了理论依据。