电针驱动迷走神经-肾上腺轴的神经解剖学基础

刘申斌 $^{#, 1, 2, 3, 4}$ ，王志福 $^{#, 1}$ ，阳帅 ${S u}^{1, 5}$ ，陆琦 $^{1}$ ，杨伟 $^{1}$ ，傅明洲 $^{1}$ ，景祥宏 $^{5}$ ，王燕青 $^{2, 3, 4}$ 、秋福福 ${M a}^{6}$ $^{1}$ 美国马萨诸塞州波士顿哈佛医学院 Dana-Farber 癌症研究所和神经生物学系。 $^{2}$ 复旦大学中西医结合研究院针灸研究所，中国上海。 $^{3}$ 复旦大学基础医学院整合医学与神经生物学教研室，中国上海。
$^{3}$ 复旦大学基础医学院整合医学与神经生物学教研室，中国上海。 $^{4}$ 复旦大学脑科学研究院医学神经生物学国家重点实验室，中国上海。
$^{4}$ 复旦大学脑科学研究院医学神经生物学国家重点实验室，中国上海。 $^{5}$ 中国中医科学院针灸研究所经络研究中心，中国北京。
$^{5}$ 中国中医科学院针灸研究所经络研究中心，中国北京。 $^{6}$ 美国马萨诸塞州波士顿哈佛医学院 Dana-Farber 癌症研究所和神经生物学系。
$^{6}$ 美国马萨诸塞州波士顿哈佛医学院 Dana-Farber 癌症研究所和神经生物学系。

总结

体感自主神经反射允许电针刺激（ES）调节远处部位的身体生理

^{1 - 6}

（例如，抑制严重的全身炎症

^{6 - 9}

).自 1970 年代以来，关于这些反射的新兴组织规则一直是身体区域特异性的存在

^{1 - 6}

.例如，后肢 ST36 穴位的 ES 而不是腹部 ST25 穴位的 ES 可以驱动小鼠的迷走神经-肾上腺抗炎轴

^{10, 11}

.然而，这种体位组织的神经解剖学基础尚不清楚。在这里，我们表明PROKR2Cre_标记的感觉神经元，它们支配深后肢筋膜（例如，骨膜）而不是腹部筋膜（例如，腹膜），对于驱动迷走神经-肾上腺轴至关重要。在具有消融的 PROKR2Cre 标记的感觉神经元的小鼠中，ST36 位点的低强度 ES 未能激活后脑迷走神经传出神经元或驱动儿茶酚胺释放
体感自主神经反射允许电针刺激（ES）调节远处部位

^{的身体生理学 1 - 6}

（例如，抑制严重的全身炎症

^{6 - 9}

）。自 1970 年代以来，关于这些反射的新兴组织规则一直是身体区域特异性

^{1 - 6}

的存在 .例如，后肢 ST36 穴位的 ES 而不是腹部 ST25 穴位的 ES 可以驱动小鼠的迷走神经-肾上腺抗炎轴。

^{10, 11}

然而，这种体位组织的神经解剖学基础尚不清楚。在这里，我们表明 PROKR2Cre_标记的感觉神经元，它们支配深后肢筋膜（例如，骨膜）而不是腹部筋膜（例如，腹膜），对于驱动迷走神经-肾上腺轴至关重要。在具有消融的 PROKR2Cre 标记的感觉神经元的小鼠中，ST36 位点的低强度 ES 未能激活后脑迷走神经传出神经元或驱动儿茶酚胺释放

来自肾上腺。因此，ES 不再抑制细菌内毒素诱导的全身炎症。相比之下，高强度 ES 在 ST25 和 ST36 部位诱发的脊髓交感神经反射不受影响。我们还表明，PROKR2 的光遗传学刺激

^{Cre_}

通过 ST36 部位的标记神经末梢足以驱动迷走神经-肾上腺轴，但不能驱动交感神经反射。此外，PROKR2Cre 神经纤维的分布模式可以回顾性预测低强度 ES 会或不会有效产生抗炎作用的身体区域。我们的研究为穴位驱动特定自主神经通路的选择性和特异性提供了神经解剖学基础。
来自肾上腺。因此，ES 不再抑制细菌内毒素诱导的全身炎症。相比之下，高强度 ES 在 ST25 和 ST36 部位诱发的脊髓交感神经反射不受影响。我们还表明，通过 ST36 位点对 PROKR2

^{Cre_}

标记的神经末梢进行光遗传学刺激足以驱动迷走神经-肾上腺轴，但不能驱动交感神经反射。此外，PROKR2Cre 神经纤维的分布模式可以回顾性预测低强度 ES 会或不会有效产生抗炎作用的身体区域。我们的研究为穴位驱动特定自主神经通路的选择性和特异性提供了神经解剖学基础。

抽象抽象

针灸治疗人类疾病的一个核心思想是，对特定身体区域（穴位）的刺激可以调节远处的身体生理机能，这种效果被认为是通过假设的经络通道起作用的。尽管现代解剖学研究尚未支持这种通道的物理存在 $^{12}$ ，可以通过体感自主神经反射实现长距离针灸效果。这些反射从激活来自位于背根神经节（DRG）和/或三叉神经节的神经元的周围神经开始，然后是感觉信息从脊髓传递到大脑，随后激活外周自主神经通路，并最终调节身体生理的各个方面 $^{2 - 6}$ .对于这项研究，目标是调查为什么 ES 可以从后肢足三里（ST36）穴驱动最近报道的迷走神经-肾上腺轴，但不能从腹部天枢（ST25）穴驱动迷走神经-肾上腺轴，而 ES 反而驱动脊髓交感神经反射 $^{10, 11}$ （图 1a）。我们假设躯体-迷走神经-肾上腺反射是由感觉通路驱动的，这些感觉通路支配后肢与腹部相比特有的组织，例如关节、骨骼和骨骼肌。一个候选通路包括由 PROKR2Cre 标记的 DRG 神经元（其中 Cre 介导的重组标记具有促动力蛋白受体持续或瞬时表达的神经元 $2^{13}$ ).这些神经元支配深肢组织，但不支配皮肤表皮 $^{13}$ .
针灸治疗人类疾病的一个核心思想是，对特定身体区域（穴位）的刺激可以调节远处部位的身体生理机能，这种效果被认为是通过假设的经络通道发挥作用的。虽然现代解剖学研究尚未支持这种通道 $^{12}$ 的物理存在，但可以通过体感自主神经反射实现长距离针灸效果。这些反射从激活来自位于背根神经节（DRG）和/或三叉神经节的神经元的周围神经开始，然后是感觉信息从脊髓传递到大脑，随后激活外周自主神经通路，并最终调节身体生理的各个方面 $^{2 - 6}$ .在这项研究中，目标是调查为什么 ES 可以从后肢足三里（ST36）穴驱动最近报道的迷走神经-肾上腺轴，但不能从腹部天枢（ST25）穴驱动迷走神经-肾上腺轴，而 ES 反而驱动脊髓交感神经反射 $^{10, 11}$ （图 1a）。我们假设躯体-迷走神经-肾上腺反射是由感觉通路驱动的，这些感觉通路支配后肢与腹部相比特有的组织，例如关节、骨骼和骨骼肌。一种候选通路包括由 PROKR2Cre 标记的 DRG 神经元（其中 Cre 介导的重组标记具有促动力蛋白受体持续或瞬时表达的神经元）。 $2^{13}$ 这些神经元支配深肢组织，但不支配皮肤表皮 $^{13}$ 。

PROKR2 的筋膜神经支配 $^{Cre}$ 神经元
PROKR2 $^{Cre}$ 神经元的筋膜神经支配

表征 PROKR2

^{Cre}

神经元，我们生成了 Prokr2

^{AdV}

-tdTomato 小鼠，其中 tdTomato 报告基因仅限于由 PROKR2Cre 的发育共表达定义的 DRG 神经元（参考文献。

^{13}

）和 Advillin

^{Flpo}

（参考。

^{14}

）（扩展数据图 1a）。PROKR2

^{ADV}

-td番茄

^{+}

在 DRG 神经元的子集中检测到细胞（图 1b、c），但在交感神经节、肾上腺或肠道神经节中未检测到，并且在结节神经节中很少见（扩展数据图 1b）。值得注意的是，PROKR2

^{ADV}

DRG 神经元在肢体水平的代表性高于胸部水平（扩展数据图 2a、b），为 16.7

\pm 1.4 %

（平均值

\pm

S.E.M.）TUBB3 之

^{+}

L4-L5 腰椎 DRG 中共表达 tdTomato 的神经元与

6.1 \pm 0.3 %

在 T8-T10 胸部 DRG 中（图 1b、c）。在腰椎 DRG 内，PROKR2

^{ADV}

神经元与 IB4 结合的非肽能神经元不重叠，后者支配皮肤表皮

^{15}

或表达小白蛋白的本体感受器（扩展数据图 1c）。在 tdTomato 中

^{+}

神经元

82.9 \pm 1.2 %

共表达神经生长因子受体 TRKA，

57.2 \pm 1.8 %

共表达神经丝蛋白 NEFH，

63.9 \pm 3.6 %

共表达降钙素基因相关肽（CGRP）和

50.7 \pm 3.9 %

共表达 NEFH 加 CGRP（扩展数据图 1c）。此外，Nefh mRNA 表达水平
为了表征 PROKR2

^{Cre}

神经元，我们生成了 Prokr2

^{AdV}

-tdTomato 小鼠，其中 tdTomato 报告基因仅限于由 PROKR2Cre （参考

^{13}

）和 Advillin

^{Flpo}

（参考

^{14}

）的发育共表达定义的 DRG 神经元（扩展数据图 1a）。在 DRG 神经元的亚群中检测到 PROKR2

^{ADV}

-tdTomato

^{+}

细胞（图 1b、c），但在交感神经节、肾上腺或肠神经节中未检测到，在结节神经节中很少见（扩展数据图 1b）。值得注意的是，PROKR2

^{ADV}

DRG 神经元在肢体水平的代表性高于胸部水平（扩展数据图 2a、b），与 T8-T10 胸部 DRG 相比

6.1 \pm 0.3 %

，16.7

\pm 1.4 %

个（平均

\pm

s.e.m.）的 TUBB3

^{+}

神经元在 L4-L5 腰椎 DRG 中共表达 tdTomato（图 1b、c）。在腰椎 DRG 中，PROKR2

^{ADV}

神经元与 IB4 结合的非肽能神经元不重叠，后者支配皮肤表皮

^{15}

或表达小白蛋白的本体感受器（扩展数据图 1c）。在 tdTomato

^{+}

神经元中，

82.9 \pm 1.2 %

共表达神经生长因子受体 TRKA，

57.2 \pm 1.8 %

共表达神经丝蛋白 NEFH，

63.9 \pm 3.6 %

共表达降钙素基因相关肽（CGRP）和

50.7 \pm 3.9 %

共表达 NEFH 加 CGRP（扩展数据图 1c）。此外，Nefh mRNA 表达水平显示

{Nefh}^{+}

td番茄

^{+}

神经元分为 Nefh

^{high}

和 Neff

^{low}

亚。The Nefh

^{high}

表示的子集

7.5 \pm 0.8 %

TUBB3 之

^{+}

L4-L5 DRG 中的神经元数量是 T8-T10 DRG 中神经元数量的三倍多（

2.0 \pm 0.1 %

）（图 1b、c）。相比之下，

N e f h^{l o w}

子集在腰部（

2.7 \pm

0.3 %

）与胸腔（

2.1 \pm 0.2 %

） DRG（图 1b、c）。因此，Nefh

h^{high}

PROKR2

^{ADV}

神经元在肢体水平 DRG 中富集。

{Nefh}^{+}

显示 tdTomato

^{+}

神经元分为 Nefh

^{high}

和 Neff

^{low}

亚型。 L4-L5 DRG 中 TUBB3

^{+}

神经元的 Nefh

^{high}

子集表示

7.5 \pm 0.8 %

，是 T8-T10 DRG 中数量数量的三倍多（

2.0 \pm 0.1 %

）（图 1b、c）。相比之下，该

N e f h^{l o w}

子集在腰椎（

2.7 \pm

0.3 %

）与胸部（

2.1 \pm 0.2 %

） DRG 中没有显示出任何明显的代表性差异（图 1b、c）。因此，Nefh

h^{high}

PROKR2

^{ADV}

神经元在肢体水平 DRG 中富集。

接下来我们表征了神经支配模式。集中，PROKR2

^{ADV}

神经元主要支配脊髓背侧的浅层，而深层的神经支配程度较小（扩展数据图 2c、d）。外周，对于后肢和腹部区域，tdTomato

^{+}

纤维不支配皮肤表皮，但在毛囊周围形成圆周末端。这些末端显示出强烈的 CGRP 表达，没有可检测到的 NEFH 蛋白表达（扩展数据图 3b、c）。几乎所有的 tdTomato

^{+}

从皮肤逆行标记的神经元共表达 Bmpr1b 和低水平的 Nefh mRNA（扩展数据Fig. 3d，e），代表 CGRP-

ε

A 的亚型

δ

伤害感受器

^{16 - 18}

.通过检查深部组织中的神经支配，我们发现了体区差异。在后肢，tdTomato

^{+}

纤维密集支配的筋膜组织，包括骨膜、关节韧带以及胫骨和腓骨之间的骨间膜（图 1d，扩展数据图 4a-c）。共计

63.5 \pm 4.1 %

骨膜神经支配 tdTomato

^{+}

纤维共表达 NEFH 和 CGRP （扩展数据图 4d）。

{NEFH}^{+}

td番茄

^{+}

纤维还大量支配胫骨前肌（TA）的内隔室，该空间可能对应于筋膜包裹肌肉束（扩展数据图 4e）。PROKR2

^{ADV}

-td番茄

^{+}

神经元占

38.7 \pm

1.3% 的神经元从深部 ST36 组织逆行标记。其中，

75.6 \pm 1.3 %

共表达高水平的 Nefh mRNA，并且仅

10.6 \pm 1.0 %

共表达 Bmpr1b 和

12.5 \pm 1.0 %

低水平的 Nefh mRNA（扩展数据图 4f，g）。该表达谱将它们与 Bmpr1b 区分开来

^{+}

内夫

h^{low}

PROKR2

^{ADV}

-td番茄

^{+}

支配毛囊的神经元。与深后肢筋膜的密集神经支配相反，tdTomato

^{+}

在腹膜中未检测到纤维，腹膜是腹部的主要深筋膜（图 1e）。值得注意的是，与 ST36 位点的内部 TA 相比，tdTomato

^{+}

外侧 TA 或 ST25 部位腹壁肌肉的纤维密度降低了 10 倍（扩展数据图 4h），这与两个 TA 隔室之间的发育和功能分离相呼应

^{19}

.因此，NEFH 对深筋膜组织的独特神经支配

^{high}^{tdTomato}^{+}

神经元提供了一种区分后肢 ST36 区域和腹部 ST25 区域的方法（扩展数据图 4i、j）。
接下来我们表征了神经支配模式。集中，PROKR2

^{ADV}

神经元主要支配脊髓背侧的浅层，而深层的神经支配程度较小（扩展数据图 2c、d）。外周，对于后肢和腹部区域，tdTomato

^{+}

^{+}

从皮肤逆行标记的神经元共表达 Bmpr1b 和低水平的 Nefh mRNA（扩展数据 Fig. 3d，e），代表 CGRP-A

ε

的亚型

δ

伤害感受器

^{16 - 18}

.通过检查深部组织中的神经支配，我们发现了体区差异。在后肢中，tdTomato

^{+}

纤维密集地支配筋膜组织，包括骨膜、关节韧带以及胫骨和腓骨之间的骨间膜（图 1d，扩展数据图 4a-c）。总共

63.5 \pm 4.1 %

骨膜神经支配 tdTomato

^{+}

纤维共表达 NEFH 和 CGRP（扩展数据图 4d）。

{NEFH}^{+}

td 番茄

^{+}

纤维还大量支配胫骨前肌（TA）的内隔室，该空间可能对应于筋膜包裹肌肉束（扩展数据图 4e）。PROKR2

^{ADV}

-td 番茄

^{+}

神经元占

38.7 \pm

从深部 ST36 组织逆行标记的神经元的 1.3%。其中，

75.6 \pm 1.3 %

共表达高水平的 Nefh mRNA，仅

10.6 \pm 1.0 %

共表达 Bmpr1b 和

12.5 \pm 1.0 %

低水平的 Nefh mRNA（扩展数据图 4f，g）。这种表达谱将它们与支配毛囊的 Bmpr1b

^{+}

Neff

h^{low}

PROKR2-td

^{ADV}

番茄

^{+}

神经元区分开来。与后肢深筋膜的密集神经支配相反，在腹膜中未检测到 tdTomato

^{+}

纤维，腹膜是腹部的主要深筋膜（图 1e）。值得注意的是，与 ST36 部位的内 TA 相比，外侧 TA 或 ST25 部位腹壁肌肉的 tdTomato 纤维密度低了 10 倍（扩展数据图 4h），这与两个 TA 隔室

^{19}

之间的发育和功能分离相呼应。

^{+}

因此，NEFH 神经元对深筋膜组织的独特神经支配提供了一种区分后肢 ST36 区域和腹部 ST25 区域的方法（扩展数据图 4i、j）。

^{high}^{tdTomato}^{+}

驱动迷走神经-肾上腺轴的必要性

研究 PROKR2 的功能

^{ADV}

神经元，我们生成了 Prokr

^{Adv}

-DTR 小鼠，其中白喉毒素（DTX）受体（DTR）的表达仅限于 PROKR2

^{ADV}

DRG 神经元（扩展数据图 5a、b）。DTX 注射后 4 周，

98.0 \pm 0.5 %

PROKR2 的

^{Cre-marked DRG neurons were ablated (Extended Data Fig. 5c),}

这导致了

44.5 \pm 7.0 %

和

72.4 \pm 5.7 %

减少

{TUBB}^{+}

和

{NEFH}^{+}

骨膜中的纤维密度（扩展数据图 5d）。值得注意的是，在脊髓或大脑中没有观察到消融（扩展数据图 5e）。我们将这些小鼠称为 PROKR2

^{ADV} - Abl

通信和材料请求应发送给马秋福：Qiufu_Ma@dfci.harvard.edu. # 贡献相等。
作者贡献 S.L. 和 Z.W. 联合执行了大多数实验。Y.S. 帮助确定了驱动不同自主神经通路的电刺激强度。L.Q. 帮助表征了 PROKR2 的身份 $^{Cre}$ 标记的感觉神经元。W.Y. 确定的 PROKR2 的差分表示 $^{Cre}$ 标记的 DRG 神经元在不同的轴向水平，MF 有助于显示筋膜组织中 PROKR2Cre 标记的感觉神经元的神经支配。Q.M. 构思并监督了整个研究（Y.W. 和 X.J. 做出了贡献）。S.L. 和 Q.M. 撰写了手稿，所有作者都编辑了手稿。报告摘要
有关研究设计的更多信息，请参阅与本文链接的 Nature Research 报告摘要。利益
争夺作者声明没有利益争夺。

电针驱动迷走神经-肾上腺轴的神经解剖学基础

总结

抽象 抽象

PROKR2 的筋膜神经支配 Cre Cre ^("Cre "){ }^{\text {Cre }}神经元PROKR2 Cre Cre ^("Cre "){ }^{\text {Cre }} 神经元 的筋膜神经支配

驱动迷走神经-肾上腺轴的必要性

抽象抽象

PROKR2 的筋膜神经支配 $^{Cre}$ 神经元
PROKR2 $^{Cre}$ 神经元的筋膜神经支配