之前的軟文有介紹過對于中樞神經系統的AAV靶向的相關課題思路研究，感興趣的老師們可以進行相關的閱讀。針對中樞神經系統而言，我們首先關注的是靶向的細胞類型。具體是神經元細胞還是膠質細胞，以及針對的是腦區還是脊髓，從而構建相對應的AAV方案。另外在針對不同腦區之間聯系的研究上，有很多關于神經環路的研究。通常是通過對上游的神經元注射跨突觸的AAV，進而對下游腦區進行檢測，觀察是否有相關熒光蛋白的表達。或者通過對下游的神經元注射retro的AAV病毒，去檢測上游的神經投射情況。隨著中樞和外周的研究越來越密切，關于中樞和外周之間的神經連接也是目前一個關注的熱點。今天的這篇推文就根據文獻，來給大家講解一下關于外周和中樞之間聯系的相關研究。
首先舉例的這篇文章繪制了內臟-大腦特異性的連接，以及將大腦回路和內部器官功能聯系起來的一系列研究。內臟和中樞神經系統之間存在著密切的聯系，在中樞神經系統中，病灶神經回路的動態損傷暉導致器官的功能失調。利用神經傳導病毒進行跨突觸追蹤，可以實現中樞神經系統內部器官的特異性投射的追蹤。器官特異性感覺神經元會激活控制內臟功能的反射相關通路，并產生重要的感覺活動，包括痛覺、不適感等。進一步開發病毒追蹤技術以了解大量內臟-大腦特異性回路，已成為未來治療干預各種內臟功能障礙的當務之急。
文章首先對于內臟和大腦之間的聯系做了相關的研究。孤束核（NTS）是目前公認的內臟-腦軸的樞紐核團。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誘導的DIO-ChR2-EYFP 雙側注入結節神經節。圖1繪制了NTS神經元的不同器官特異性的連接圖。
此外，迷走神經結是一個關鍵的中繼結構，通過研究可以獲得自律神經輸入的外周信息。Williams 等人（2016 年）[2]開發了一種體內鈣成像方法，該方法針對迷走神經節中的所有感覺神經元，使用 Cre 驅動系（Vglut2-ires-Cre）和 Cre 依賴性報告等位基因（lox-GCaMP3）。這些研究人員在進行了成像，并驗證了結節神經節中存在內臟連接特異性神經元。圖2還表明他們還報告了體內迷走神經節在各種內臟刺激下的單神經元反應，包括胃脹氣、十二指腸營養施用、腸膨脹和肺充氣時的單神經元反應。
呼吸系統對中樞神經系統的神經輸入對于正常的呼吸控制和呼吸過程至關重要。McGovern 等人（2012年）[3]用 HSV-1-H129 進行逆行神經元追蹤，并結合免疫化學分析，揭示了與呼吸道相關的感覺回路。眾所周知，慢速呼吸的控制是通過幾個強大的中樞自律神經網絡實現的。圖3顯示了肺迷走神經感覺結節與大腦的連接。Chang 等人（2015 年）[4]探索了不同呼吸狀態的神經生理學，并提出了迷走神經感覺神經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行不同的控制。小鼠迷走神經傳入（P2ry1 和 Npy2r）密集地支配肺部，并向不同的大腦皮層發出長程投射。為了繪制這一圖譜，研究人員向小鼠的結節/頸靜脈神經節復合體感染了AAV-flex-tdTomato（AAV-flex-tdT）和AAV-eGFP，在P2ry1-iresCre和Npy2r-ires-Cre小鼠體內。圖3顯示了小鼠的腦干的冷凍切片。
胃腸道受到中樞神經系統和外周神經系統的嚴格調控，以確保其正常運作。Rinaman 和 Schwartz（2004 年）[5]報告了胃相關感覺回路的跨神經元病毒追蹤。他們將 HSV-1-H129 和 PRV 分別注射到大鼠腹側胃壁或大鼠腹側胃壁。在完整的大鼠中，HSV-1-H129感染出現在位于胸腔背角的神經元、髓質背角的神經元以及位于腹腔的神經元。在迷走神經切斷的大鼠中，HSV-1-H129感染幾乎只局限于左側延髓背側迷走神經復合體。目前，人們已充分認識到局部腦區與胃腸功能紊亂之間存在密切的對應關系。此外，圖4還顯示PRV 還被特異性地轉運到DMV和 PF通過迷走神經通路。
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系的圖譜。這篇文獻的影響因子不高，主要是對之前的研究進行了一些相關的總結和展示，更多是方法上的論述，為中樞和外周之間的關系的研究起到了啟示性的作用。
接下來可以學習一下，2023年11月1號，發表在Neture上的一篇名為“Vagal sensory neurons mediate the Bezold–Jarisch reflex and induce syncope”的文章的實驗設計。這篇文獻主要做的是經典Bezold–Jarisch（BJR）反射可能由迷走感覺神經元（VSN）介導，BJR表現為低血壓、心動過緩和呼吸抑制，并導致動物暈倒，是一種心臟抑制反射。
首先作者為了評估心臟的神經支配，將AAV.PHP.S-DIO-Gcomet雙側注射到NPY2R-Cre小鼠的結節神經節去特異性標記感覺神經元而不是運動神經元（fig1a、1b）。VSN投射到腦干，結果表明在孤束核（NTS）以及核后區觀察到密集的終端。為了克服結構上的障礙，使用了抑種全新的組織透明化的辦法HYBRiD。結果表明和心房以及心弓相比，在心室壁中觀察到更多數量的NPY2R-VSN纖維（fig1d）。為了探究VSN可以對其他的內臟器官也有神經支配，將具有不同熒光標記的retro-AAV通過心-肺和心-腸注射到NPY2R-Cre的小鼠（fig1e）。在結節中幾乎沒有觀測到雙標記，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的神經支配，NTS由心臟、肺和腸道的VSN標記。神經纖維只觀察到接收了retro-AAV的投射（fig1j）。這些結果都表明，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，小鼠自發摔倒并無法動彈（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）來開發一種無偏見的電生理標志物。結果表明腦電波在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，數據表明VNAS會誘發暈厥。
通過這樣的方式，作者證明了迷走神經對于中樞神經系統的調控。注射逆行示蹤病毒的思路值得我們在外周和中樞的關系的相關研究中進行借鑒。如果老師們對于這篇文獻感興趣也可以點擊進行閱讀。
那么對于中樞和外周之間相互關系的研究就介紹到這里，如果各位老師對于文獻中所使用的相關病毒感興趣的話也歡迎向我們進行咨詢~
參考文獻…
[1].Han, W., Tellez, L.A., Perkins, M.H., Perez, I.O., Qu, T., Ferreira, J., Ferreira, T.L., Quinn,
D., Liu, Z.W., Gao, X.B., Kaelberer, M.M., Bohorquez, D.V., Shammah-Lagnado, S.J.,
de Lartigue, G., de Araujo, I.E., 2018. A neural circuit for gut-induced reward. Cell
175, 665–678 e23.
[2]. Williams, E.K., Chang, R.B., Strochlic, D.E., Umans, B.D., Lowell, B.B., Liberles, S.D.,
2016. Sensory neurons that detect stretch and nutrients in the digestive system. Cell
166, 209–221.
[3]. McGovern, A.E., Davis-Poynter, N., Farrell, M.J., Mazzone, S.B., 2012. Transneuronal
tracing of airways-related sensory circuitry using herpes simplex virus 1, strain H129.
Neuroscience 207, 148–166.
[4]. Chang, R.B., Strochlic, D.E., Williams, E.K., Umans, B.D., Liberles, S.D., 2015. Vagal
sensory neuron subtypes that differentially control breathing. Cell 161, 622–633.
[5]. Rinaman, L., Schwartz, G., 2004. Anterograde transneuronal viral tracing of central viscerosensory pathways in rats. J. Neurosci. 24, 2782–2786.
[6]. Lovelace, J.W., et al., Vagal sensory neurons mediate the Bezold–Jarisch reflex and induce syncope. Nature, 2023. 623(7986): p. 387-396.