Nature子刊：李鵬團隊揭示調控咳嗽的神經回路

　　呼吸作為連接腦和身體的重要生理功能，在正常情況下能夠敏感地感知和響應身體的生理信號，以維持體內的動態平衡。然而，在病理狀態下，呼吸系統對這些信號的調節可能失調，導致多種嚴重的健康問題，如過度咳嗽、睡眠呼吸暫停和嬰兒猝死綜合癥。盡管這些呼吸障礙對健康的影響深遠，但目前有效的治療方法卻相當有限。

　　咳嗽是呼吸功能的一部分，是一種基本的呼吸防御機制。當咳嗽發生時，空氣迅速而有力地從肺部排出，有效清除喉嚨或氣道中的粘液或異物。在正常情況下，咳嗽是一種強力且有效的生理反應。然而，在病理條件下，控制這些防御行為的神經機制可能會過度敏感，導致無效的干咳，嚴重影響生活質量。盡管咳嗽是患者常尋求醫療幫助的重要原因之一，但當前治療過度咳嗽的藥物不僅效果有限，而且可能導致藥物濫用，這主要是由于對咳嗽行為的神經和分子機制了解不足。

　　2024年7月8日，密歇根大學生命科學研究所李鵬團隊在 Nature Neuroscience 期刊發表了題為：A vagal–brainstem interoceptive circuit for cough-like defensive behaviors in mice 的研究論文，報道利用小鼠模型發現了調控咳嗽的神經回路。

　　孤束核（NTS）作為腦內的一個關鍵的信息傳遞中心，接收迷走神經感覺神經元傳遞的內臟器官感受信息，并將這些信息傳遞到大腦的其他區域，以控制各種生理反應。

　　李鵬團隊利用單細胞RNA測序和光遺傳學技術對孤束核神經元進行了分子和功能的異質性研究。研究團隊發現了19個分子上不同的孤束核神經元亞型，激活這些不同亞型的神經元可以誘導小鼠產生不同的呼吸模式。特別是，表達神經肽Tachykinin1（Tac1）的神經元在小鼠呼吸防御行為中起到關鍵作用。為了驗證小鼠的呼吸防御行為是否與其他物種相同，李鵬課題組通過詳細的生理指標分析和機器學習技術，發現小鼠對多種咳嗽刺激劑的行為反應與其他物種中觀察到的咳嗽行為非常相似。

　　進一步的實驗表明，當小鼠接觸到咳嗽刺激劑時，孤束核中的Tac1神經元會被優先激活。這些神經元的光遺傳學激活可以引發咳嗽行為，而抑制或敲除這些神經元則能夠阻斷由各種咳嗽刺激劑引起的咳嗽行為。這些神經元接收來自迷走神經的直接輸入，并投射到其他調控呼吸的腦干區域，進而引發小鼠的咳嗽樣防御行為。此外，這些孤束核神經元投射到不同的腦干區域，可以分別控制聲門的關閉和呼吸肌的收縮。

　　總的來說，李鵬團隊的這項最新研究表明，孤束核中包含不同類型的神經元，這些神經元在控制多種呼吸模式中具有不同功能。特別是，表達Tac1基因的一群孤束核神經元及其連接氣管與腦干的神經回路在控制小鼠的咳嗽行為中起到了至關重要的作用。

　　這項研究不僅深化了我們對呼吸調節神經機制的理解，還為開發新型治療方法提供了理論基礎。未來的研究將進一步探索這些神經回路在病理條件下的變化，并希望能夠開發出更有效的藥物和治療策略，以減少呼吸障礙，特別是過度咳嗽，對患者生活質量的負面影響。

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