神經系統居然還能調節動脈粥樣硬化的形成？
你沒有聽錯，我們對動脈粥樣硬化的認知要被刷新啦！
近日，來自 德國慕尼黑大學的Sarajo K. Mohanta和Andreas J. R. Habenicht及其研究團隊，在著名期刊《自然》發表重要研究成果[1]。
他們發現， 在動脈粥樣硬化斑塊引起血管局部炎症反應的同時，周圍神經纖維能夠與斑塊部位滲出至動脈外膜的免疫細胞互動，並把信號傳遞至大腦，形成完整的動脈-大腦迴路（ABC），並進一步發現了中樞神經系統能夠通過ABC自上而下調控動脈粥樣硬化進程的依據。
這一研究 揭示了神經、免疫和粥樣硬化斑塊三者的相互作用，為抑制動脈粥樣硬化形成、發展和治療提供了新的思路。
據了解，這也是 首次證實動脈粥樣硬化和大腦之間存在關聯，擴展了我們對神經系統的認知。值得一提的是， 貴州中醫藥大學第二附屬醫院的彭立副教授是論文的第二作者。
論文首頁截圖
動脈粥樣硬化是引起冠心病、腦梗死及外周血管病的主要原因，其主要病理變化為發生在動脈內膜的粥樣硬化斑塊。
眾所周知，在動脈外膜有神經纖維的分布，交感神經和副交感神經能夠通過這些纖維調節血管平滑肌的收縮與擴張。但目前為止， 沒有證據表明神經纖維能夠穿透血管壁進入動脈內膜層，因此神經系統理論上無法實現對於粥樣硬化斑塊的直接作用。
但隨著粥樣硬化斑塊的發展，免疫細胞會從斑塊中逐滲出至動脈外膜。之前的研究表明，這些 滲出的免疫細胞進一步聚集，能夠形成結構清晰的動脈周圍淋巴樣器官（ATLOs）。
既然如此，那麼神經系統是否能夠與動脈外膜的免疫細胞或者ATLOs相互作用，從而與動脈粥樣硬化產生關聯呢？Mohanta等人就這一問題進行了研究。
首先，他們對不同小鼠模型的腹主動脈進行切片和免疫螢光分析。結果顯示在沒有粥樣硬化斑塊的情況下，野生型和 Apoe -/- 小鼠 （ Apoe -/- 小鼠通過脂蛋白代謝能夠升高血漿膽固醇水平，是研究動脈粥樣硬化的常用動物模型） 動脈外膜的軸突密度沒有明顯差異；而 當斑塊存在時，動脈外膜的軸突密度明顯升高。
對 Apoe -/- 小鼠動脈斑塊的ATLO進行分析發現，其軸突密度明顯高於 Apoe -/- 小鼠動脈外膜非ALTO組織的軸突密度(a)。以上結果證明 粥樣硬化斑塊部位的神經外膜會有更多的神經纖維，此現象在ALTO形成時更加明顯。
Mohanta等對ATLO和野生型小鼠動脈外膜的軸突成分對比後，發現酪氨酸羥化酶（TH）、降鈣素基因相關肽（CGRP）和瞬時受體電位香草酸亞型1（TPRV1）陽性的軸突在 Apoe -/- 小鼠的ATLO中明顯升高(b)，而膽鹼乙醯轉移酶（ChAT）在兩組中則無明顯區別。
Mohanta等對不同組織的去甲腎上腺素水平分析後發現， Apoe -/- 小鼠的ATLO中去甲腎上腺素含顯著高於野生型和 Apoe -/- 小鼠動脈外膜 (c)。
動脈粥樣硬化引起動脈外膜的神經纖維增加
上述結果說明，在這些軸突中， 交感神經和痛覺神經纖維為主要成分。
對這些軸突形成突觸的位置進行進一步分析後，他們證實 交感神經纖維和痛覺纖維的軸突通過與白細胞和平滑肌細胞（SMCs）的近距離作用（40~80納米），實現對 Apoe -/- 小鼠腹主動脈外膜的直接支配 。
那麼這些在粥樣硬化斑塊形成時新出現的神經纖維連接到哪裡呢？
Mohanta等人利用組織透明化和光片掃描顯微鏡技術，發現腹腔神經節（CG）和交感鏈神經節/椎旁神經節（SycGs）發出軸突與腹主動脈的外膜相連，而這兩處神經支配在 Apoe -/- 小鼠中有明顯的重塑跡象（a），進一步分析發現， 重塑的神經纖維主要為直徑較小的神經纖維（b，c）。
粥樣硬化斑塊的動脈外膜處存在神經纖維的新生與重塑
研究人員又對上述軸突進行定量分析，結果顯示 在 Apoe -/- 小鼠中，NF200陽性的神經纖維密度是野生型小鼠的40倍左右 ，且絕大多數軸突直徑在0.5mm以下（d）。
進一步觀察ATLO中的軸突分布可以發現， 有許多細小軸突是從同一軸突發出的，這是周圍神經進行神經重塑的依據（e）。
ATLO中神經纖維密度明顯增加
由此可見，交感神經在動脈粥樣硬化斑塊局部，通過神經重塑增強對斑塊部位的神經支配。此外，Mohanta等人通過 對冠心病和腹主動脈瘤患者的組織分析，也觀察到了明顯的軸突形成，證實了在人體中也有相似的現象發生。
為了搞清楚這些周圍神經纖維是否進一步通向中樞神經系統，研究者們對小鼠腹主動脈外膜進行逆行螢光示蹤劑注射（PRV），並對脊髓和大腦進行切片分析。
他們發現，在胸12水平的背根神經節（DRG），胸8水平的中間外側柱（IML），延髓附近的中縫蒼白核（RPa），下丘腦的室旁核（PVN）以及杏仁核中央區（CeA）可以見到被螢光標記的神經元。
上述發現提示 大腦能夠通過多突觸的神經迴路投射至動脈外膜。
大腦通過多突觸神經迴路支配神經外膜
他們進一步用Fos蛋白 （用於標記被激活的神經元）觀察這些神經元在動脈粥樣硬化發生時的活動情況。
結果顯示在上述大部分區域中 （除杏仁核中央區），衰老的 Apoe -/- 小鼠中Fos陽性的神經元均明顯高於野生基因型小鼠。這些Fos陽性細胞既包括膽鹼能神經元 （脊髓IML，延髓RPa），也包括兒茶酚胺能神經元（PVN）和CGRP陽性神經元 （腦橋臂旁核PBN，杏仁核中央區）。
這些結果表明： 在動脈粥樣硬化發生時，大腦內多個核團的不同類型神經元均存在活動性，因此初步建立了動脈-大腦迴路模型（ABC）。
動脈-大腦迴路模型
隨後，Mohanta等人深入證實了這一迴路在小鼠體內的作用。
小鼠的脾神經起自腹腔神經節，主要為交感神經纖維，通過記錄脾神經的交感神經興奮性（SSNA），他們發現 隨著年齡逐漸增加， Apoe -/- 小鼠的SSNA越顯著高於同年齡小鼠 。
這與腹腔神經節興奮性的結果一致，說明小鼠脾神經的活動性依賴腹腔神經的調控，而且作為ABC的一部分，兩者的神經活動在 Apoe -/- 小鼠中都隨著年齡增加而明顯活躍。
至此，Monhanta等人通過研究 證實了ABC的存在。
既然動脈粥樣硬化會引起周圍神經纖維的重塑，加強和大腦之間的連接，那麼通過干擾ABC，是否能夠影響到動脈粥樣硬化的發生和進展呢？
令人驚喜的是，他們最終成功發現了這一關聯。 利用6-羥基多巴胺（6-OHDA）抑制交感神經興奮性之後，小鼠腹主動脈外膜的ATLO內淋巴細胞數量明顯減少。
應用6-OHDA後ALTO內淋巴細胞顯著減少
雖然應用6-OHDA長達四周，動脈斑塊的大小未產生明顯變化，但Monhanta等人對小鼠進行腹腔神經節切除術（CGX）後，觀察到主動脈弓和腹主動脈處斑塊體積明顯減小，ATLO的數量、大小和內部的細胞數量顯著降低。與此同時， 動脈斑塊的穩定性也有明顯提升。
CGX術後顯著降低ATLO內淋巴細胞數量
以上結果證明了 ABC能夠調控ATLO內免疫反應，從而影響動脈粥樣硬化的形成和發展。
總的來說，Monhanta等人證實了 動脈外膜在動脈粥樣硬化背景下，能夠成為神經-免疫-血管三方相互作用的場所，並在這一通路中扮演著感受器和效應器的雙重角色，也證明了 中樞神經系統能夠通過周圍神經纖維的局部重塑，調控動脈粥樣硬化部位的病情進展。
神經-免疫-血管的相互作用共同促進粥樣硬化斑塊形成
這一發現不僅揭示了動脈粥樣硬化的神經調控機制，提出了新的藥物治療靶點，為動脈粥樣硬化的臨床治療帶來新的希望；還有可能會改變我們對其他疾病的認知 。
例如，之前已有研究顯示，在心肌受損的情況時，局部炎症造成的巨噬細胞浸潤能夠增加交感神經纖維密度[2]。此外，有研究指出在前列腺癌發生時，腫瘤微環境中自主神經纖維能夠通過調節血管內皮細胞促進局部的血管增生，進而加快腫瘤生長[3]。或許 在這些疾病中，神經-免疫的相互作用都發揮著重要的作用。
相信神經免疫互動這一令人矚目的研究熱點，今後會吸引更多科學家展開深入探索，也期待著由此能夠為諸多疾病的治療帶來曙光。
參考文獻：
[3].Zahalka AH, Arnal-Estapé A, Maryanovich M, et al. Adrenergic nerves activate an angio-metabolic switch in prostate cancer. Science. 2017;358(6361):321-326. doi:10.1126/science.aah5072