2019年,国际动脉粥样硬化协会和心脏代谢风险内脏肥胖代谢组在THE LANCET Diabetes&Endocrinology杂志上发文,认为通过计算机断层扫描(CT)或核磁共振(MRI)准确测量的内脏脂肪组织是心血管疾病、代谢疾病和死亡的独立危险标志。学界对内脏脂肪与心血管疾病关联的研究成果也不断涌现。在最近召开的GW-ICC 2024上,江苏省人民医院(南京医科大学第一附属医院)的孔祥清教授在大会主旨发言中就《内脏脂肪与心血管代谢》进行了专题报告,探讨了通过内脏脂肪干预心血管代谢的生理机制和临床转化。本刊将报告内容进行整理,以飨读者。
中共党员,主任医师(二级),教授(二级),博士生导师,国之名医,享受国务院特殊津贴。国家百千万人才,首届全国创新争先奖状及全国五一劳动奖章获得者,江苏省333第一层次人才。现任南京医科大学第一附属医院(江苏省人民医院)心内科行政主任,教育部智能诊疗技术及器械工程中心主任,国家标准化心血管与代谢疾病中心主任。从事心血管病诊疗器械医工交叉创新及心血管病因学研究工作,前瞻性原发高血压队列eHypertension发起人。主持国家高技术研究发展项目(863计划),国家重大科研仪器研制项目,国自然原创探索计划,国自然面上项目(5项)及省部级项目10余项。在Nature Communications、Biomaterials、Circulation:Heart Failure、JACC Cardiovascular Interventions、Cardiovascular Research、ACS Nano等期刊发表研究论文400余篇。获得国家技术发明奖(二等),教育部科学技术奖(一等),江苏省科学技术奖(二等及三等),国际及国内授权专利24件。
代谢相关疾病已经成为全民健康的首要威胁,包括高血压、高血脂、高血糖等熟知的“三高”疾病。目前临床上将高血压、高血脂、高血糖作为慢病进行管理,一旦确诊,患者往往需要终生服药,在长期用药的过程中,不良反应和依从性差的问题难以避免,继而导致疾病控制不佳,最终使心脑血管疾病总体上呈现高发状态。这一诊疗现状的出现可能是由于目前治疗此类疾病的药物是通过作用于下游效应器官(如血管、肝、肾、胰腺等)来被动性降低代谢指标的异常状态,即可能只消除了症状,而没有解决病因。
自主神经环路是代谢系统的上游核心,并由“传入端(外周信号感受器)——中枢(中枢神经系统)——传出端(下游效应器)”组成。既往临床上往往通过干预传出端实现对疾病的管理,那么是否可以开发可以作用于传入端或者中枢的干预手段用于“三高”疾病的控制呢?随着基础研究的不断深入,目前学界对自主神经调控代谢已经有了比较充分的了解和认识,在中枢对血压、血脂、血糖、体重的控制方面已发表了许多具有重要意义的文献。以中枢对血压的控制为例,2024年发表于Immunity杂志的一项研究显示下丘脑室旁核(PVH)小胶质细胞的激活可以促进血压升高。发表于Adv Sci(Weinh)杂志的一项研究显示激活初级运动皮层(M1)谷氨酸能神经元也可以促进血压升高。中枢对血脂的控制的研究成果也已涌现。2022年发表于Nat Metab的一项研究表明下丘脑弓状核刺鼠相关肽(AgRP)神经元可以调节肝脏脂代谢。2023年发表于Cells的一项研究证实下丘脑室旁核交感神经元激活参与肝脏脂代谢。中枢对血糖的控制同样存在相应的研究成果。2022年发表在Cell Metab杂志的一项研究指出,下丘脑室旁核催产素能神经元-交感神经-胰岛β细胞轴可以调控胰岛素分泌。发表于Sci Adv杂志的一项研究则指出下丘脑背内侧核胰高血糖素样肽-1受体(GLP-1R)阳性神经元-迷走神经-胰腺轴可以调控胰岛素分泌。中枢对体重的控制也有相关的研究成果。2023年发表于Nature的一项研究指出,交感神经元可释放催产素调控白色脂肪分解。2024年发表于Nature的一项研究也指出,交感神经元可释放神经肽Y调控白色脂肪分解。针对自主神经环路外周传入端对代谢调控的研究同样出现了一定进展。以肠-脑轴传入神经信号调控为例,2020年发表于Nature的研究阐明了感知葡萄糖、介导饮食糖偏好的肠-脑环路。2021年发表于Cell Metab的研究标记了分别调节进食和葡萄糖代谢的倡导迷走感觉神经元。2022年发表于Nature的研究再次阐明了感知脂肪、介导饮食脂肪偏好的肠-脑环路。2024年发表于Cell Metab的研究指出,同时富含脂肪和糖的食物可分别激活糖和脂肪奖励环路,促进食物摄入。2023年发表于Cell Metab的研究指出,肠道益生菌及代谢物-肠迷走神经-孤束核-下丘脑室旁核环路介导暴饮暴食。2024年发表于Science的研究指出,肠道感觉神经元可以调节肠道免疫。
目前,国际上学界的目光聚焦于脂肪感觉神经,近两年已发表4篇相关综述。既往研究显示皮下脂肪投射的主要中枢核团为臂旁外侧核和下丘脑室旁核,孔祥清教授团队对这一领域进行了进一步的深入研究,进一步证实肾脏脂肪投射的中枢核团为孤束核、臂旁核和下丘脑室旁核,而且发现肾周脂肪传入信号通过中枢核团单向升高血压,这一机制参与到多种临床高血压的发生中。在数据库中对这一领域的相关文献进行检索,可以发现2022年发表在Nat Commun杂志的一项研究指出肾周脂肪传入神经信号抑制L1-2感觉神经元合成降钙素基因相关肽(CGRP)以维持高血压;2022年发表在Nature上的研究指出特异性消融皮下脂肪感觉神经可增强交感神经信号,促进脂肪分解和棕色化;2022年发表于J Biomed Res的研究指出激活棕色脂肪感觉神经食欲素受体(OX2R)信号可抑制交感神经信号,减少棕色脂肪产热。于是,孔祥清教授团队针对此领域进行了进一步研究,发现肾周脂肪-下丘脑室旁核信号可调控肝脏脂肪沉积,通过干预肾周脂肪可逆转代谢相关脂肪性肝炎 (MASH)。基于上述发现的病理生理机制,孔祥清教授团队进行了相应的临床转化,开发了一种可用于临床治疗高血压和非酒精性脂肪肝的聚焦超声诊疗一体化设备。相关研究对受试者血压随访的结果显示,一次高强度聚焦超声辐照肾周脂肪30分钟左右,一周后开始起效,可降低收缩压15 mmHg,舒张压10 mmHg;有效率60%,有效持续时间1年以上,而且可以重复治疗,疗效一致,除局部有温热感以外,患者无其他不适,远期随访未发现副作用。
目前,虽然学界对于自主神经环路调控代谢已经有了相当的了解和认识,但仍存在一系列待解决的关键问题,包括:①不同部位内脏脂肪-大脑神经轴的完整环路,尤其是病理状态下的环路投射图谱?②在单一代谢紊乱和合并多种代谢紊乱下内脏脂肪-脑轴的变化规律?③内脏脂肪-脑轴上的哪些分子靶点可用于临床转化?④临床转化的具体方式(传入端、中枢)及其解决方案?对于这一领域未来的发展方向,主要可分为两大方向。一个是新的研究工具,包括多模态分子影像探针与活体成像、植入式长程活体组织成像设备、不同能量(声、光、电、磁)介导的神经调控技术、高灵敏实时或长程神经电生理检测设备等;另一个是新的研究模型,包括大动物或灵长类基因工程动物模型、基于人体细胞来源的类器官模型、神经信号的信息结构与数学模型等。这一领域研究成果的临床转化目前还是一片蓝海,在创新诊断、创新药物和创新器械等方面大有可为。希望越来越多的最新研究成果可以真正转化为临床上可用的干预手段,为越来越多的心血管疾病患者带来更健康的未来。
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