Neuron | 揭示交感功能单元的细胞与组织形式

交感神经系统通过不同的功能路径连接大脑和内脏器官;然而,人们对其了解仍然十分有限。2025年12月9日,复旦大学倪金飞、谭超、浙江大学段树民共同通讯在Neuron(IF=15.3) 在线发表题为"Sympathetic functional units encoded by genetically defined postganglionic neurons"的研究论文,该研究首次揭示调控胃肠蠕动与内脏血管收缩的功能分别由两群不同的交感节后神经元承担。这两群神经元在基因表达、末梢形态上均表现出显著差异。该发现不仅首次在细胞类型层面证实了不同交感功能单元的存在,更为进一步解析大脑如何通过功能单元的组合实现器官功能的精准调控提供了关键突破口。

自主神经系统调节许多重要生理功能的脑-体沟通,包括食物消化、血压调节、呼吸、体温调节和免疫。它主要通过两条下行神经通路调节器官生理:交感神经通路和副交感神经通路。交感神经系统在压力下被激活以调节"战斗或逃跑"反应,而副交感神经系统在正常生理条件下被激活以促进"休息和消化"。经典分析认为交感神经系统和副交感神经系统在很大程度上是非特异性的。然而,最近由单细胞转录组学的研究揭示了心血管和胃肠(GI)器官的遗传上不同的副交感神经通路。

早期的观点认为交感系统由整体效应器组成,该效应器在应对威胁时会全局激活。随后的研究已将重点转向交感系统内不同功能单元的识别和表征,这些单元负责对不同形式的干扰产生器官特异性生理反应。然而,实现不同交感功能单元的神经元通路的组织原理仍不清楚。

机理模式图(图源自Neuron)

在这里,研究人员采用基因标记和单细胞转录组分析,鉴定了两个分子定义的腹腔肠系膜上神经节(CG-SMG)神经元亚群,它们执行不同的交感神经功能通路。Calb2阳性CGSMG神经元专门投射到胃肠道的肌肉层,形成与肌间神经节相关的末端。相反,Nxph4阳性神经元支配多个器官内的血管,形成血管周围末梢。功能操作表明,Calb2标记的交感神经元在不影响血流的情况下调节肠道运动,而Nxph4阳性神经元则充当内脏血管收缩剂,独立于肠道运动调节血流。这两个转录上不同的节后神经元子集选择性诱导的自主反应表明交感神经系统使用标记的线路逻辑来控制器官生理学。