心脏有一个能抵御压力的“小脑”
心脏有一个能抵御压力的“小脑”
在处于应激状态的小鼠体内，一类心脏神经元能防止心脏功能失常
每次心跳不仅由大脑控制，还由嵌入心脏内部的神秘神经系统所调控。如今，研究小鼠的科学揭示了这一复杂系统是如何运作的——即使在极度压力下，它也能保持心脏平稳跳动。这一发现挑战了“所有心脏神经元都相同”的传统观点，有望为心脏病治疗提供更好的指导。7月22日，相关研究成果发表于《细胞》。
一组神经元帮助小鼠心脏保持平稳跳动，而另一组神经元则在急性应激情况下为心脏提供缓冲保护。图片来源：Steve Gschmeissner/Science Photo Library
“关键在于无论发生什么，都要确保心脏保持正常功能。因为一旦泵血功能停止，人就会死亡。”论文通讯作者、美国耶鲁大学医学院神经科学家常瑞表示。
就像肠道中广为人知的“第二大脑”一样，心脏也拥有自己的“微型大脑”——“心脏内源性神经系统”。这个神经元网络嵌在包围心脏的脂肪垫中。这些神经元不仅与大脑进行信息交流，彼此之间也相互传递信号，是控制心脏功能的漫长神经元链的最终环节。但是，由于心脏内源性神经元极其稀少，仅占心脏组织细胞总数的约0.01%，因此其确切作用一直难以确定。
为填补这一空白，常瑞团队通过基因工程技术改造了小鼠，使其所有心脏神经元都能被标记出来。科学家对从这些神经元中分离出的基因进行了测序，并确定了两种神经元亚型的标记物。随后，他们利用高分辨率成像等技术，确定了这些遗传上不同的亚型的核心功能，并绘制了它们在体内的位置图。
刺激其中一种被称为Npy + 的神经元，会降低动物的心率；而破坏这些神经元则会导致心力衰竭和死亡。这些结果表明，Npy + 神经元既能抑制心跳过速，也是维持心脏跳动所必需的。
相比之下，第二种亚型——Ddah1 + 神经元则显得更为神秘：无论是刺激还是消除这些神经元，似乎都对小鼠没有任何影响。
然而，有一天，论文作者、常瑞实验室的研究生徐倩（音）在为一只没有Ddah1 + 神经元的小鼠测量血压时，目睹了小鼠在测量过程中死亡。研究团队发现，2/3没有功能性Ddah1 + 神经元的小鼠在测量血压时死亡，而对照组动物未受影响。“在死亡前，它们的心率会突然下降，且再也无法恢复。”常瑞说。
研究人员怀疑压力是诱因——每只小鼠都被束缚在一个狭窄的管道里，尾部还绑着一个束带，研究人员尝试通过多种方式给这些动物施加压力。结果，大多数小鼠都死亡了。移除Ddah1 + 神经元似乎会使心脏更容易受到压力的影响。相反，刺激这些神经元则提高了小鼠的存活率。
研究结果凸显了大脑与心脏等其他器官的神经网络之间的相互依存关系。“情况比我们想象的要复杂得多。”美国俄勒冈健康与科学大学的化学生理学家兼生物化学家 Beth Habecker 说，“在过去的几年里，我们对此已经有所认识，这项研究更是将这一认识推向了新高度。神经系统的这些外周前哨所做的工作，不仅仅是接收大脑发来的信号并将其传递出去。”
这些结论是否适用于人类还有待观察。研究还发现，新鉴定出的小鼠心脏神经元群体的标记基因在人类心脏神经元中也有表达。“毫无疑问，这两个系统之间存在相似之处。”美国加州大学洛杉矶分校的心脏病学家Kalyanam Shivkumar表示。
常瑞表示，鉴于心脏内源性神经系统与心肌梗死、心力衰竭和心律失常等疾病之间的关联，了解这些神经元的功能至关重要。
目前已有一种疗法利用了这一系统，尽管方式尚显粗糙。心房消融术通过在引发心律失常的心脏组织上形成瘢痕或将其破坏来治疗该病。但由于其背后的生物学机制尚未被充分理解，该技术目前仍不够精准。最新研究成果有望为更精准的介入治疗、非药物疗法以及潜在药物的研发提供指导。
“得益于神经科学疗法，将出现新一代的治疗方法。”Shivkumar说，“这项研究为我们的知识体系奠定了基础。”
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.06.040