之前的軟文有介紹過對于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的AAV靶向的相關(guān)課題思路研究，感興趣的老師們可以進(jìn)行相關(guān)的閱讀。針對中樞神經(jīng)系統(tǒng)而言，我們首先關(guān)注的是靶向的細(xì)胞類型。具體是神經(jīng)元細(xì)胞還是膠質(zhì)細(xì)胞，以及針對的是腦區(qū)還是脊髓，從而構(gòu)建相對應(yīng)的AAV方案。另外在針對不同腦區(qū)之間聯(lián)系的研究上，有很多關(guān)于神經(jīng)環(huán)路的研究。通常是通過對上游的神經(jīng)元注射跨突觸的AAV，進(jìn)而對下游腦區(qū)進(jìn)行檢測，觀察是否有相關(guān)熒光蛋白的表達(dá)。或者通過對下游的神經(jīng)元注射retro的AAV病毒，去檢測上游的神經(jīng)投射情況。隨著中樞和外周的研究越來越密切，關(guān)于中樞和外周之間的神經(jīng)連接也是目前一個關(guān)注的熱點(diǎn)。今天的這篇推文就根據(jù)文獻(xiàn)，來給大家講解一下關(guān)于外周和中樞之間聯(lián)系的相關(guān)研究。
首先舉例的這篇文章繪制了內(nèi)臟-大腦特異性的連接，以及將大腦回路和內(nèi)部器官功能聯(lián)系起來的一系列研究。內(nèi)臟和中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間存在著密切的聯(lián)系，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，病灶神經(jīng)回路的動態(tài)損傷暉導(dǎo)致器官的功能失調(diào)。利用神經(jīng)傳導(dǎo)病毒進(jìn)行跨突觸追蹤，可以實(shí)現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)部器官的特異性投射的追蹤。器官特異性感覺神經(jīng)元會激活控制內(nèi)臟功能的反射相關(guān)通路，并產(chǎn)生重要的感覺活動，包括痛覺、不適感等。進(jìn)一步開發(fā)病毒追蹤技術(shù)以了解大量內(nèi)臟-大腦特異性回路，已成為未來治療干預(yù)各種內(nèi)臟功能障礙的當(dāng)務(wù)之急。
文章首先對于內(nèi)臟和大腦之間的聯(lián)系做了相關(guān)的研究。孤束核（NTS）是目前公認(rèn)的內(nèi)臟-腦軸的樞紐核團(tuán)。Han等人（2018年）[1]將一定體積的逆行帶Cre的AAVrg-pmSyn1-EBFPCre注入到近端腸道、心臟、肺或者氣管，而將Cre誘導(dǎo)的DIO-ChR2-EYFP 雙側(cè)注入結(jié)節(jié)神經(jīng)節(jié)。圖1繪制了NTS神經(jīng)元的不同器官特異性的連接圖。
此外，迷走神經(jīng)結(jié)是一個關(guān)鍵的中繼結(jié)構(gòu)，通過研究可以獲得自律神經(jīng)輸入的外周信息。Williams 等人（2016 年）[2]開發(fā)了一種體內(nèi)鈣成像方法，該方法針對迷走神經(jīng)節(jié)中的所有感覺神經(jīng)元，使用 Cre 驅(qū)動系（Vglut2-ires-Cre）和 Cre 依賴性報(bào)告等位基因（lox-GCaMP3）。這些研究人員在進(jìn)行了成像，并驗(yàn)證了結(jié)節(jié)神經(jīng)節(jié)中存在內(nèi)臟連接特異性神經(jīng)元。圖2還表明他們還報(bào)告了體內(nèi)迷走神經(jīng)節(jié)在各種內(nèi)臟刺激下的單神經(jīng)元反應(yīng)，包括胃脹氣、十二指腸營養(yǎng)施用、腸膨脹和肺充氣時的單神經(jīng)元反應(yīng)。
呼吸系統(tǒng)對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)輸入對于正常的呼吸控制和呼吸過程至關(guān)重要。McGovern 等人（2012年）[3]用 HSV-1-H129 進(jìn)行逆行神經(jīng)元追蹤，并結(jié)合免疫化學(xué)分析，揭示了與呼吸道相關(guān)的感覺回路。眾所周知，慢速呼吸的控制是通過幾個強(qiáng)大的中樞自律神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的。圖3顯示了肺迷走神經(jīng)感覺結(jié)節(jié)與大腦的連接。Chang 等人（2015 年）[4]探索了不同呼吸狀態(tài)的神經(jīng)生理學(xué)，并提出了迷走神經(jīng)感覺神經(jīng)元亞型的分子多樣性，這些亞型可以通過感知呼吸輸入對呼吸進(jìn)行不同的控制。小鼠迷走神經(jīng)傳入（P2ry1 和 Npy2r）密集地支配肺部，并向不同的大腦皮層發(fā)出長程投射。為了繪制這一圖譜，研究人員向小鼠的結(jié)節(jié)/頸靜脈神經(jīng)節(jié)復(fù)合體感染了AAV-flex-tdTomato（AAV-flex-tdT）和AAV-eGFP，在P2ry1-iresCre和Npy2r-ires-Cre小鼠體內(nèi)。圖3顯示了小鼠的腦干的冷凍切片。
胃腸道受到中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周神經(jīng)系統(tǒng)的嚴(yán)格調(diào)控，以確保其正常運(yùn)作。Rinaman 和 Schwartz（2004 年）[5]報(bào)告了胃相關(guān)感覺回路的跨神經(jīng)元病毒追蹤。他們將 HSV-1-H129 和 PRV 分別注射到大鼠腹側(cè)胃壁或大鼠腹側(cè)胃壁。在完整的大鼠中，HSV-1-H129感染出現(xiàn)在位于胸腔背角的神經(jīng)元、髓質(zhì)背角的神經(jīng)元以及位于腹腔的神經(jīng)元。在迷走神經(jīng)切斷的大鼠中，HSV-1-H129感染幾乎只局限于左側(cè)延髓背側(cè)迷走神經(jīng)復(fù)合體。目前，人們已充分認(rèn)識到局部腦區(qū)與胃腸功能紊亂之間存在密切的對應(yīng)關(guān)系。此外，圖4還顯示PRV 還被特異性地轉(zhuǎn)運(yùn)到DMV和 PF通過迷走神經(jīng)通路。
通過對外周的一些病毒的注射，探究了中樞和外周之間相互聯(lián)系的圖譜。這篇文獻(xiàn)的影響因子不高，主要是對之前的研究進(jìn)行了一些相關(guān)的總結(jié)和展示，更多是方法上的論述，為中樞和外周之間的關(guān)系的研究起到了啟示性的作用。
接下來可以學(xué)習(xí)一下，2023年11月1號，發(fā)表在Neture上的一篇名為“Vagal sensory neurons mediate the Bezold–Jarisch reflex and induce syncope”的文章的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。這篇文獻(xiàn)主要做的是經(jīng)典Bezold–Jarisch（BJR）反射可能由迷走感覺神經(jīng)元（VSN）介導(dǎo)，BJR表現(xiàn)為低血壓、心動過緩和呼吸抑制，并導(dǎo)致動物暈倒，是一種心臟抑制反射。
首先作者為了評估心臟的神經(jīng)支配，將AAV.PHP.S-DIO-Gcomet雙側(cè)注射到NPY2R-Cre小鼠的結(jié)節(jié)神經(jīng)節(jié)去特異性標(biāo)記感覺神經(jīng)元而不是運(yùn)動神經(jīng)元（fig1a、1b）。VSN投射到腦干，結(jié)果表明在孤束核（NTS）以及核后區(qū)觀察到密集的終端。為了克服結(jié)構(gòu)上的障礙，使用了抑種全新的組織透明化的辦法HYBRiD。結(jié)果表明和心房以及心弓相比，在心室壁中觀察到更多數(shù)量的NPY2R-VSN纖維（fig1d）。為了探究VSN可以對其他的內(nèi)臟器官也有神經(jīng)支配，將具有不同熒光標(biāo)記的retro-AAV通過心-肺和心-腸注射到NPY2R-Cre的小鼠（fig1e）。在結(jié)節(jié)中幾乎沒有觀測到雙標(biāo)記，表明NPY2R VSN的不同子集對心臟、肺和腸道的投射有差異。AP主要接受來自心臟的VSN的神經(jīng)支配，NTS由心臟、肺和腸道的VSN標(biāo)記。神經(jīng)纖維只觀察到接收了retro-AAV的投射（fig1j）。這些結(jié)果都表明，VSN的器官存在一對一的映射，以及心臟投射到NPY2R VSN主要靶向心室壁以及決定AP神經(jīng)支配。
之后通過在AP放置一個光纖在ChR2小鼠來刺激心室末端。不僅能夠探究心室VSN在心血管生理上的作用，還可以檢測對清醒自由活動動物行為的影響（vNAS）。在vNAS的幾秒內(nèi)，小鼠自發(fā)摔倒并無法動彈（fig1l）。為了記錄在vNAS期間自由活動的小鼠的腦電圖（fig1k），并通過在vNAS旁邊記錄腦電圖（EEG）來開發(fā)一種無偏見的電生理標(biāo)志物。結(jié)果表明腦電波在8-100HZ突然下降（fig1m）。在昏厥患者的腦電圖也觀察到大腦震蕩的減少。因此，數(shù)據(jù)表明VNAS會誘發(fā)暈厥。
通過這樣的方式，作者證明了迷走神經(jīng)對于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控。注射逆行示蹤病毒的思路值得我們在外周和中樞的關(guān)系的相關(guān)研究中進(jìn)行借鑒。如果老師們對于這篇文獻(xiàn)感興趣也可以點(diǎn)擊進(jìn)行閱讀。
那么對于中樞和外周之間相互關(guān)系的研究就介紹到這里，如果各位老師對于文獻(xiàn)中所使用的相關(guān)病毒感興趣的話也歡迎向我們進(jìn)行咨詢~
參考文獻(xiàn)…
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