2026年5月23日，安徽中医药大学蔡荣林、余情团队在《Translational Psychiatry》在线发表的研究性论文“The glutamatergic NTS-PAG/PVN pathway underlies myocardial injury and anxiety-like  behavior induced by myocardial ischemia-reperfusion”，以雄性小鼠为研究对象，系统揭示了 MIRI 后心脏功能障碍与焦虑样行为共病的神经环路机制。该研究证实，脑干孤束核谷氨酸能神经元通过两条功能相互分离的下游通路分别调控 MIRI 诱导的心肌损伤与焦虑样行为，其中NTS^Glu→PAG 通路特异性介导焦虑样行为，NTS^Glu→PVN 通路特异性调控心肌损伤与心功能障碍，同时抑制两条通路可同步改善 MIRI 后的心脏损伤与焦虑表现。本研究从神经环路层面阐明了 MIRI 心 - 脑共病的核心机制，为临床精准干预心肌缺血再灌注损伤后的心脏并发症与情绪障碍提供了全新的理论依据与潜在靶点。

01、研究方法
1.1 实验动物与模型构建
选用雄性 C57BL/6J 小鼠与 Vglut2-Cre 工具小鼠，通过结扎左冠状动脉前降支 30 分钟后再灌注 120 分钟的方式，构建心肌缺血再灌注损伤模型，假手术组仅穿线不结扎，其余操作保持一致。

1.2 行为学检测
采用旷场实验与高架十字迷宫实验，评估小鼠在心肌缺血再灌注损伤后的焦虑样行为表现，记录小鼠在开放区域的探索活动相关指标，综合计算焦虑指数。

1.3 心脏功能与损伤检测
通过心电图监测心肌缺血再灌注过程中的电生理变化，利用心脏超声评估心脏整体功能，采用 TTC 染色确定心肌梗死面积，检测心率变异性与心肌去甲肾上腺素水平，判断自主神经功能与交感神经张力变化。

1.4 神经活性监测
运用在体电生理记录技术，检测孤束核内兴奋性与抑制性神经元的放电频率；通过光纤光度法记录脑区及神经通路的钙信号变化，反映神经元与神经通路的活性水平；采用 c-Fos 免疫荧光染色，标记被激活的神经元。

1.5 神经环路操控与示踪
利用顺向病毒示踪技术，标记孤束核谷氨酸能神经元的下游投射脑区；通过光遗传学与化学遗传学技术，特异性抑制孤束核谷氨酸能神经元及其下游通路，观察干预后心肌损伤与焦虑样行为的变化。

1.6 统计学分析
采用单因素方差分析、配对 t 检验与非配对 t 检验进行数据统计，以均值 ± 标准误表示结果，设定统计学差异阈值，确保实验结果的可靠性。

02、研究内容
2.1 心肌缺血再灌注损伤可同时诱发心肌损伤与焦虑样行为
研究首先成功构建小鼠心肌缺血再灌注损伤模型，心电图结果显示模型组小鼠出现典型的 ST 段抬高等缺血特征，心肌表面出现苍白或发绀改变，符合模型构建标准。

行为学检测结果显示，与假手术组相比，心肌缺血再灌注损伤小鼠在旷场实验中央区域的进入次数、停留时间与移动距离均显著降低，焦虑指数升高；在高架十字迷宫实验中，开放臂进入次数、停留时间与移动距离同样减少，焦虑指数明显上升，证实模型小鼠出现显著的焦虑样行为。

心脏功能检测结果表明，模型组小鼠心肌梗死面积显著增加，心率变异性指标显示交感神经占优势，心脏超声提示心功能下降，心肌组织出现明显损伤与纤维化，心肌去甲肾上腺素水平升高，说明小鼠同时出现严重的心肌损伤与心功能障碍。

图1：心肌缺血再灌注损伤增强焦虑样行为

2.2 心肌缺血再灌注损伤激活孤束核兴奋性神经元
为明确孤束核在心肌缺血再灌注损伤中的作用，研究通过在体电生理记录检测该核团神经元放电情况。结果显示，模型组小鼠孤束核内宽波兴奋性神经元的放电频率显著升高，而抑制性中间神经元的放电频率无明显变化，说明心肌缺血再灌注损伤特异性激活孤束核的兴奋性神经元。

光纤光度法钙信号记录结果进一步验证，模型组小鼠孤束核谷氨酸能神经元的钙信号活性与荧光变化率均显著增强，且在焦虑相关行为发生时，该类神经元活性同步升高，提示孤束核谷氨酸能神经元的激活与心肌缺血再灌注损伤诱导的焦虑样行为密切相关。

图2：MIRI 诱导焦虑样行为并激活 NTS 神经元放电

2.3 抑制孤束核谷氨酸能神经元可同时改善心肌损伤与焦虑样行为
研究采用化学遗传学技术特异性抑制孤束核谷氨酸能神经元活性，结果显示，抑制该类神经元后，模型小鼠的焦虑样行为得到显著缓解，旷场实验中央区域探索活动与高架十字迷宫开放臂活动均明显增加，焦虑指数降低。

同时，心脏功能检测发现，抑制孤束核谷氨酸能神经元可显著减小小鼠心肌梗死面积，改善心率变异性失衡状态，提升心功能，降低心肌去甲肾上腺素水平，且中脑导水管周围灰质与下丘脑室旁核内的 c-Fos 表达水平均下降，证实孤束核谷氨酸能神经元同时参与调控心肌缺血再灌注损伤后的心肌损伤与焦虑样行为。

图3：NTS 谷氨酸能神经元过度激活介导 MIRI 诱导的心脏损伤与焦虑样行为

2.4 孤束核谷氨酸能神经元直接投射至中脑导水管周围灰质与下丘脑室旁核
为明确孤束核谷氨酸能神经元的下游调控靶点，研究通过顺向病毒示踪技术标记其投射通路，结果发现孤束核谷氨酸能神经元可直接投射至多个脑区，其中中脑导水管周围灰质与下丘脑室旁核内可见清晰的神经纤维投射。

c-Fos 免疫荧光检测结果显示，与假手术组相比，心肌缺血再灌注损伤小鼠的中脑导水管周围灰质与下丘脑室旁核内 c-Fos 表达水平均显著升高，提示这两个脑区在模型中被显著激活，结合投射结果，推测孤束核 - 中脑导水管周围灰质与孤束核 - 下丘脑室旁核通路参与心肌缺血再灌注损伤后心肌损伤与焦虑样行为的调控。

图4：PAG 和 PVN 接受来自 NTS 谷氨酸能神经元的直接投射

2.5 孤束核谷氨酸能 - 中脑导水管周围灰质通路特异性调控焦虑样行为
研究通过光纤光度法记录孤束核 - 中脑导水管周围灰质通路的钙信号变化，结果显示，在模型小鼠进行焦虑相关行为检测时，该通路钙信号活性显著增强，且在封闭臂探索时的活性高于开放臂，说明该通路的激活与焦虑样行为直接相关。

光遗传学特异性抑制该通路后，模型小鼠的焦虑样行为得到明显改善，旷场实验与高架十字迷宫实验的焦虑相关指标均显著好转，焦虑指数降低。但心脏功能检测结果显示，抑制该通路并未改变心肌梗死面积、心功能与心肌去甲肾上腺素水平，证实该通路仅特异性调控心肌缺血再灌注损伤诱导的焦虑样行为，不参与心肌损伤的调控。
 

图5：NTS 谷氨酸能→PAG 神经通路参与 MIRI 小鼠焦虑样行为调控

2.6 孤束核谷氨酸能 - 下丘脑室旁核通路特异性调控心肌损伤
光纤光度法检测结果显示，心肌缺血再灌注损伤后，孤束核 - 下丘脑室旁核通路的钙信号活性与荧光变化率均显著升高，提示该通路被异常激活。

光遗传学特异性抑制该通路后，模型小鼠的心肌梗死面积显著减小，心功能明显改善，心率变异性失衡得到纠正，心肌去甲肾上腺素水平降低。而行为学检测结果显示，抑制该通路并未改变模型小鼠的焦虑样行为，旷场实验与高架十字迷宫实验的焦虑相关指标无显著变化，证实该通路仅特异性调控心肌缺血再灌注损伤诱导的心肌损伤与心功能障碍，不参与焦虑样行为的调控。

图6：NTS 谷氨酸能→PVN 神经通路参与 MIRI 小鼠心肌损伤调控

2.7 同时抑制两条通路可同步改善心肌损伤与焦虑样行为
研究采用化学遗传学技术同时抑制孤束核谷氨酸能 - 中脑导水管周围灰质与孤束核谷氨酸能 - 下丘脑室旁核通路，结果显示，双通路抑制后，模型小鼠的焦虑样行为显著缓解，旷场实验中央区域与高架十字迷宫开放臂的探索活动均明显增加，焦虑指数显著降低。

同时，心脏功能检测发现，双通路抑制可显著减小心肌梗死面积，改善心功能，降低交感神经张力与心肌去甲肾上腺素水平，证实同时靶向这两条功能分离的通路，可实现对心肌缺血再灌注损伤后心肌损伤与焦虑样行为的同步改善。

图7：化学遗传抑制 NTS-PAG/PVN 通路改善 MIRI 小鼠的焦虑与心脏功能

03、创新点
首次揭示心肌缺血再灌注损伤后心脏损伤与焦虑样行为由两条独立的谷氨酸能神经通路分别介导，实现了心脑共病调控环路的功能分离解析，打破了同类研究中单一环路调控共病的传统认知。

明确孤束核谷氨酸能神经元作为内脏感觉传入的核心中继，通过分支投射分别编码心脏功能与情绪反应，完善了脑 - 心轴交互调控的神经环路机制，填补了心肌缺血再灌注损伤心脑共病中枢机制的研究空白。

建立了 “结构示踪 - 活性监测 - 特异性操控 - 功能验证” 的完整研究体系，将神经环路技术与心脏功能、行为学检测有机结合，为器官损伤相关共病的机制研究提供了标准化的科研范式。

提出精准靶向双通路的干预策略，可分别干预焦虑或心肌损伤，也可同步干预两种症状，为临床解决心肌缺血再灌注损伤后心脑共病提供了全新的干预靶点与转化方向。

04、启发
在科研思路上，针对内脏器官损伤伴随情绪障碍的共病研究，不应局限于大脑皮层等高级脑区，而应优先关注脑干等内脏感觉中继核团，从下游多通路功能分化的角度解析共病机制，避免单一环路研究的局限性。

在实验设计上，多技术整合是解析复杂心脑交互机制的关键，将病毒示踪、钙信号记录、光 / 化学遗传学与器官功能检测结合，可实现从结构到功能、从基础到效应的全面验证，提升研究的严谨性与说服力。

在临床转化上，心肌缺血再灌注损伤后焦虑并非单纯的手术应激反应，而是特异性神经环路异常导致的病理状态，未来可开发针对孤束核双通路的无创神经调控技术，实现护心与抗焦虑的协同干预，避免传统抗焦虑药物对心脏功能的不良影响。

在研究拓展上，本研究仅采用雄性小鼠，后续可探索性别差异对该神经环路的影响，同时可研究慢性期心肌缺血再灌注损伤后环路的重塑规律，以及针灸、药物等传统干预手段对该环路的调节作用，进一步丰富研究的深度与广度。

主要作者介绍：
蔡荣林教授，博士生导师，博士后合作导师，长期从事针灸学教学与科研工作。现任安徽中医药大学针灸推拿学院院长、安徽省中医药科学院针灸经络研究所副所长；兼任中国针灸学会针灸教育专业委员会副主任委员、中国针灸学会经络分会副主任委员、安徽省针灸学会副理事长。

主要研究方向：
1.针刺防治常见病的临床应用及作用机制研究
2.经脉脏腑相关研究

余情副教授，安徽省拔尖人才青年学者，中医学博士，中国科学技术大学访问学者，硕士研究生导师，安徽中医药大学针灸推拿学院副教授、针灸基础教研室主任。

研究方向：
针灸防治心系病证临床及其神经-内分泌-免疫网络的调控机制研究

厚谱实验室（脑体互作研究—神经药效评价实验室）专注于脑体互作机制解析与神经药效精准评价的尖端实验技术高地。可以开展清醒动物小分子取样分析、神经递质代谢产物实时分析、癫痫睡眠脑电采集分析、在体电生理记录分析、脑机接口方案评价（大动物脑部手术）、神经调控、组织透明化、脊髓损伤康复验证实验电生理（SEP）、脑立体定位给药、自动无接触采血分析、葡萄糖钳夹实验、行为学迷宫实验和动物造模等各种动物实验服务！  

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