摘要：科学家发现了一组特殊的脊髓中间神经元，它们在人体面临高二氧化碳水平等挑战时帮助调节呼吸。阻断这些神经元会削弱人体调节呼吸的能力，这表明它们在呼吸控制中发挥着关键作用。
摘要：科学家发现了一组特殊的脊髓中间神经元，它们在人体面临高二氧化碳水平等挑战时帮助调节呼吸。阻断这些神经元会削弱人体调节呼吸的能力，这表明它们在呼吸控制中发挥着关键作用。
这项突破有望为脊髓损伤或神经退行性疾病患者带来新的治疗方法，帮助他们难以独立呼吸。研究人员认为，这些神经元可能成为改善呼吸系统健康的一个可行且有前景的治疗靶点。
关键事实
新目标：确定响应生理压力而调节呼吸的脊髓中间神经元。
治疗潜力：可用于治疗脊髓损伤和神经退行性疾病引起的呼吸问题。
关键功能：阻断这些神经元会降低身体对高二氧化碳水平的反应能力，这是一种可能危及生命的状况。
资料来源：凯斯西储大学
已故演员克里斯托弗·里夫因其在 20 世纪 70 年代和 80 年代扮演的超人角色而闻名，他在一次骑马事故中瘫痪后成为了脊髓损伤研究的积极分子，这使他终身坐在轮椅上并使用呼吸机。
里夫于 2004 年去世，他是全国约 30 万名脊髓损伤患者之一，据克里斯托弗和达纳·里夫基金会称，呼吸系统并发症是导致疾病和死亡的最常见原因。该基金会由里夫和他已故的妻子创建，旨在支持这项研究。
但凯斯西储大学医学院研究人员领导的一项新研究结果表明，当身体面临某些生理挑战（例如运动和与海拔相关的环境条件）时，大脑和脊髓中的一组神经细胞（称为中间神经元）可以促进呼吸。
研究人员相信，他们的发现可能为难以自主呼吸的脊髓损伤患者带来治疗方法。
他们的研究成果最近发表在 《细胞报告》杂志上。
凯斯西储大学医学院神经科学系副教授兼首席研究员 Polyxeni Philippidou 表示：“虽然我们知道脑干设定了呼吸的节奏，但增加呼吸运动神经元输出的具体途径至今仍不清楚。”
该研究团队的合作者包括来自英国圣安德鲁斯大学、加拿大卡尔加里大学和希腊雅典生物医学研究基金会学院的人员。
凯斯西储大学脊髓研究的遗产
医学院神经科学系研究运动回路和脊髓损伤已有 30 多年的历史，最早是由已故的杰里·西尔弗 (Jerry Silver) 发起的，他是该系的创始教员之一，他的工作得到了里夫基金会的认可。
西尔弗于今年1月去世，他曾是里夫基金会科学顾问委员会成员和英国国际脊髓研究信托基金会科学委员会成员。他因在促进脊髓损伤修复方面做出的重要贡献而被授予克里斯托弗·里夫-琼·欧文研究奖章；里夫基金会也在其去世后发表了悼念文章。
此外，前系主任林恩·兰德梅瑟（Lynn Landmesser）于2024年末去世，她是一位开创性的神经科学家，并帮助开发了医学院的克利夫兰脑健康计划。她对运动回路发育的研究做出了关键贡献，并且是美国国家科学院院士。
研究
通过将一部分中间神经元确定为治疗脊髓损伤和呼吸相关疾病的新的、可能易于到达的点，研究人员认为医生可能能够开发出治疗方法来帮助改善此类疾病患者的呼吸。
研究表明，阻断这些脊髓细胞发出的信号会导致血液中二氧化碳（CO 2 ）过多时身体难以正常呼吸，这种情况称为高碳酸血症。
细胞产生能量时，体内会产生二氧化碳 。红细胞将二氧化碳从器官和组织输送到 肺部，然后呼出。如果身体无法排出二氧化碳，二氧化碳就会在血液中积聚，导致呼吸困难，最终导致呼吸衰竭。
菲利皮杜说：“这些脊髓细胞对于帮助身体根据高二氧化碳浓度等变化调整呼吸非常重要。 ”
在这项研究中，研究小组利用转基因小鼠模型探索与呼吸相关的通路。研究人员绘制了神经元连接图，测量了神经元的电活动，观察了模型的行为，并使用显微镜观察了神经元的结构和功能——所有这些都集中在参与呼吸的脊髓神经细胞上。
菲利皮杜说：“我们能够确定参与控制呼吸的一类脊髓神经元的遗传特性、活动模式和作用。”
该团队目前正在测试针对神经退行性疾病（如肌萎缩侧索硬化症（ALS，也称为卢伽雷氏症）和阿尔茨海默氏症）中的这些神经元是否有助于恢复呼吸。
总结：
用于自适应控制呼吸的胆碱能脊髓通路
放大运动神经元 (MN) 输出的能力对于产生高强度的运动动作至关重要。这对于必须快速调整以适应不断变化的代谢需求的呼吸至关重要。
虽然脑干回路产生呼吸节律，但直接增强呼吸 MN 输出的通路尚不清楚。
在这里，我们将一级输入映射到膈运动神经元 (PMN)，这是一种启动横膈膜收缩以驱动呼吸的关键呼吸 MN 群体。
我们从一组基因定义的 V0 C 胆碱能中间神经元中识别出主要的脊髓输入。
我们发现这些中间神经元从脑干呼吸中枢接收相位兴奋，通过 M2 毒蕈碱受体增强膈神经输出，并在高碳酸血症刺激下高度活跃。
具体来说，沉默胆碱能中间神经元的神经传递会损害对高碳酸血症的呼吸反应。
总的来说，我们的研究结果确定了一条增强呼吸的脊髓通路，为促进脊髓损伤后呼吸恢复提供了潜在的目标。
来源：科学与爱