IF=15.7【客户文章】Nat Commun｜中国科大柴小青/张智/王胜/曹鹏教授合作揭示阿丶片类药物致便秘的脑-肠轴神经机制

1. 吗丶啡通过影响肠道运动诱导小鼠便秘

研究团队首先聚焦吗丶啡对肠道运动的影响。通过给小鼠腹腔注射不同剂量吗丶啡，发现吗丶啡可剂量依赖性降低小鼠排便量，并伴随粪便含水量降低。小肠转运速率是反映肠道运动功能的核心指标。利用活性炭灌胃实验，进一步发现吗丶啡能剂量依赖性降低小肠转运速率；在体实时电生理记录显示，吗丶啡处理后小鼠小肠和结肠蠕动频率均显著降低。这些结果表明吗丶啡可通过抑制小肠和结肠运动功能诱导便秘。

图1.吗丶啡导致小鼠便秘

2. 激活DMV^Ach神经元可逆转吗丶啡诱导的小肠运动抑制

迷走神经是脑-肠通信的关键通路，而迷走神经背核（DMV）是迷走神经节前神经元的主要起源核团。为明确DMV与小肠的神经连接，利用病毒示踪手段向小肠注射逆行AAV2/Retro-hSyn-Cre病毒，同时向DMV注射Cre依赖的AAV-DIO-mCherry病毒，结果显示DMV区域mCherry阳性神经元中约78%为胆碱乙酰转移酶（ChAT）阳性，证实DMV胆碱能神经元（DMV^Ach）可直接投射至小肠。

为探究DMV^Ach神经元对小肠运动的调控作用，在ChAT-Cre小鼠DMV注射AAV-DIO-ChR2-mCherry病毒，并在小肠壁植入无线光遗传装置。在吗丶啡处理的小鼠中，光刺激可显著恢复小肠蠕动频率，降低蠕动幅度。这一结果表明，DMV^Ach神经元直接支配小肠，激活该神经元可缓解吗丶啡对小肠运动的抑制作用，提示DMV^Ach神经元是吗丶啡致便秘的重要调控节点。

图2.DMV^Ach神经元直接投射至小肠

3. 吗丶啡通过激活PVN^Glu神经元上MOR抑制DMV^Ach→小肠神经通路

既然DMV^Ach神经元是小肠运动的关键调控神经元，那么吗丶啡如何影响DMV^Ach神经元活性？利用在体钙成像技术，实时监测自由活动小鼠中投射小肠的DMV^Ach神经元钙信号，发现吗丶啡处理后该神经元的钙瞬变频率显著降低，提示吗丶啡抑制DMV^Ach神经元活性。

为寻找DMV的上游调控核团，利用逆行单突触狂犬病毒示踪技术，逆向追踪支配小肠的DMV神经元的上游输入核团，发现下丘脑室旁核（PVN）是DMV的主要输入核团，且约92%的示踪阳性神经元为谷氨酸能神经元（PVN^Glu）。在体钙成像技术同样发现，投射至DMV的PVN神经元钙信号同样降低。进一步发现，PVN^Glu神经元表达μ-阿丶片受体（MOR），吗丶啡可通过激活MOR抑制PVN^Glu神经元活性。特异性敲低PVN^Glu神经元的MOR后，可显著缓解吗丶啡诱导的便秘症状。这些结果表明，吗丶啡通过激活PVN^Glu神经元的MOR，抑制PVN^Glu→DMV^Ach通路活性，最终导致小肠运动功能障碍。

图3.吗丶啡通过激活PVN^Glu神经元上MOR抑制DMV^Ach→小肠神经通路导致小鼠便秘（modified）

4. 激活PVN^Glu→DMV^Ach→小肠环路可逆转吗丶啡诱导的便秘

研究人员利用化学遗传学调控技术，在VgluT2-Cre转基因小鼠的PVN注射化学遗传学激活病毒AAV-DIO-hM3Dq-mCherry，以特异性标记谷氨酸能神经元。吗丶啡处理后，通过导管向DMV注射CNO，激活PVN^Glu→DMV神经通路。结果显示，小鼠排便量、粪便含水量及小肠转运速率均得到显著改善。结合此前发现的外周MOR参与机制，药理学实验进一步证实，同时阻断PVN^Glu神经元的MOR和外周MOR（如使用纳洛昔醇），可产生协同的便秘缓解效果，为临床治疗OIC提供了“中枢+外周”联合干预的新思路。

图4.激活PVN^Glu→DMV^Ach→小肠神经环路缓解吗丶啡诱导的小鼠便秘

本研究揭示了一条从下丘脑到小肠的神经环路（PVN^Glu→DMV^Ach→小肠）在吗丶啡诱导便秘中的核心作用，阐明了吗丶啡通过激活PVN^Glu神经元上的MOR，抑制该环路活性，进而导致小肠运动功能障碍的神经机制。这一发现不仅填补了OIC中枢神经机制的研究空白，也为临床治疗提供了全新靶点——通过调控PVN^Glu→DMV^Ach通路，或可为现有外周拮抗剂疗效不佳的OIC患者提供新的治疗方案。

图5.吗丶啡诱导便秘的神经机制总结图

张智，中国科大讲席教授、博导，安徽医科大学学术副校长、基础医学院院长。国家高层次引进人才，国家杰出青年基金获得者，科技创新2030—“脑科学与类脑研究”重大项目（简称“中国脑计划”）、国家重点研发计划首席科学家。张智教授长期从事疼痛的多系统病理学机制和干预研究，系列性研究成果诠释了慢性疼痛的多维度新内涵，发现了靶向多系统镇痛的新理论。原创性研究成果以张智教授为最后通讯作者发表于Science、Nature Neuroscience（3篇）、Nature Metabolism（2篇）、Neuron和PNAS（3篇）等，两次入选中国神经科学重大进展（2021、2022）和Cell出版社中国年度最佳论文。曾获安徽省自然科学一等奖、安徽省创新争先奖章、省级教学成果一等奖、中国科学院优秀导师奖、张香桐神经科学青年科学家奖等荣誉。

曹鹏，博士，中国科学技术大学生命科学与医学部特任教授。国家自然科学基金青年科学基金项目（B类）获得者、安徽省青年拔尖人才、安徽省神经科学学会青年创新工作委员会秘书长、中国研究型医院学会神经再生与修复专业委员会委员。研究方向为感知觉与情绪的神经机制及调控，相关研究工作以第一或通讯作者发表于Neuron、Nature Communications（3篇）、Science Advances、Cell Reports（3篇）等期刊，成果被Science期刊Perspective、Neuron期刊Previews和Spotlight等评述文章引用报道，入选Cell出版社中国年度最佳论文和中国神经科学重大进展，ESI高被引论文3篇。曾获中科院院长特别奖、长三角神经科学青年科学家奖、CNS-FENS Travel Award等荣誉。主持国家自然科学基金青年科学基金（B类、C类）、博新计划、省自然青年、博后面上、中科大青创重点等项目，参与中国脑计划、国自然专项、国自然区域联合创新重点（项目骨干）等项目。

柴小青，主任医师、教授、博士生导师、博士后合作导师。中国科学技术大学附属第一医院麻醉科学术主任、安徽省学术技术带头人、江淮名医安徽省麻醉质控中心主任、安徽省麻醉学会第九届主任委员、安徽省麻醉医师协会首任主任委员、国家麻醉质控中心专家委员会委员、中华医学会麻醉学分会麻醉质量管理学组副组长、中华医学会麻醉学分会第十一、十二、十三届委员、中国医师协会麻醉学医师分会第四、五、六届委员、中国医促会区域麻醉学分会常务委员、中国医药教育协会麻醉专业委员会常务委员、美国麻醉医师协会（ASA）会员。担任《中华麻醉学杂志》、《临床麻醉学杂志》、《国际麻醉学与复苏杂志》、《麻醉安全与质控》、《Anesthesiology》中文版等学术杂志常务编委/编委。

王胜，主任医师、教授、医学博士，博士生导师，博士后合作导师。中华医学会麻醉学分会第十一届青年委员、中华医学会麻醉学分会第十二届、十三届委员、中华医学会第五届医疗鉴定专家库成员、中国心胸血管麻醉学会麻醉与身心分会副主委委员、中国未来医学会医学创新研究分会副会长、中国医师协会麻醉科医师分会委员、安徽省医学会麻醉学分会副主任委员、安徽省麻醉质控中心专家委员会副主任委员、安徽省医师协会分娩镇痛专业委员会主任委员、安徽省神经学会理事、国家自然科学基金委函审专家。担任临床麻醉学杂志、国际麻醉学与复苏杂志、安徽医学、Anesthesia ＆ Analgesia杂志中文版、EJA杂志中文版、APS、JATM等中英文杂志编委。安徽省学术技术带头人后备人选；安徽省卫健委首届“杰出人才”，主持国家自然科学基金4项，国家卫健委医药卫生科技发展中心项目1项，安徽省科技攻关重点项目1项；课题经费超1500万元，获得省级科技进步奖2项；发表论文80余篇，以第一作者及通讯作者发表SCI收录论文40余篇，主编专著4部，获发明及实用新型专利授权20余项，临床转化项目10余项，转化项目合同金额3000余万元。