Cell子刊:不只"感染指标",中国学者揭示降钙素原如何越过血脑屏障,把脓毒症变成一场"喝水失控"

  • 2026-06-24 12:27:51
  • 来源:医药头条

脓毒症是感染引发器官功能障碍的致命疾病,体液失衡与心血管功能紊乱是其主要特征。外周血降钙素原(PCT)已广泛用于脓毒症的诊断与预后评估,但其病理生理作用尚不明确。

2026年6月11日,中国科学院深圳先进技术研究院王虹、Robert K. Naumann共同通讯在Cell Reports 在线发表题为A hypothalamic VMPO-supraoptic vasopressin circuit mediates procalcitonin-induced fluid imbalance的研究论文。

本研究发现一条可被PCT直接扰乱体液稳态的中枢神经环路:外周PCT可穿透血脑屏障,激活降钙素受体,使下丘脑腹内侧视前核中表达Oprk1的神经元(VMPOOprk1)发生去极化。

在动物体内,给予PCT会引发多饮、多尿表型;利用化学遗传学手段激活VMPO Oprk1神经元,可重现上述症状。研究证实,VMPO Oprk1神经元可投射并激活视上核内表达精氨酸加压素(AVP)的神经元(SON AVP),进而造成血压升高。

综上,本研究明确了PCT响应型VMPOOprk1→SONAVP神经环路,该环路可协同调控体液平衡与心血管功能。本研究也证实,在感染状态下,大脑对全身器官病理变化的调控起到关键作用。

脓毒症是全球主要致死病因之一。人口老龄化、合并症增多、抗生素耐药以及医疗资源分配不均,使得脓毒症发病率持续攀升。脓毒症一旦发展为感染性休克,死亡率便会超过40%,这意味着亟需实现早期诊断、深入解析病理机制并研发靶向治疗方案。

脓毒症本质是机体对感染产生失调的应答反应,可引发危及生命的多器官功能损伤。目前多数研究聚焦于外周免疫紊乱与血管功能异常,而越来越多证据表明,中枢神经系统不仅会因小胶质细胞活化、脑灌注不足、血脑屏障破坏继发损伤,还会主动参与调控脓毒症期间的全身生理活动。但全身炎症状态下,大脑如何调控机体整体应答,相关机制尚不明确。

降钙素原(PCT)是由116 个氨基酸构成的多肽,也是降钙素的前体,是目前临床认可度最高的脓毒症细菌感染标志物之一。已有研究证实PCT可诱发内皮功能障碍与血管渗漏,而这正是感染性休克的典型特征。

在脓毒症动物模型中,中和PCT可提升动物存活率、减轻器官损伤,说明PCT并非单纯的生物学标志物,还可作为活性介质调控机体应答。不过,介导PCT发挥细胞效应的受体及神经环路仍未阐明。

神经免疫学领域的最新研究发现,大脑特定区域可直接感知外周炎症信号,并调控发热、厌食、口渴等适应性生理反应。这些脑区多位于室周器官附近,该区域血脑屏障通透性较高,循环中的细胞因子与活性介质可直接作用于脑细胞。

促炎分子可使下丘脑腹内侧视前核(VMPO)神经元发生去极化,进而激活下丘脑背内侧核、弓状核的下游神经环路,调控体温与代谢稳态。据此推测,PCT等其他循环危险信号也可能直接作用于大脑,调控全身生理功能。

中枢神经系统通过自主神经外流和神经内分泌信号积极调节外周生理。关键的下丘脑核检测渗透和激素变化,协调口渴、钠食欲和精氨酸加压素(AVP)释放,以维持液体稳态。下丘脑室旁核(PVH)神经元可响应血管紧张素Ⅱ信号,并通过迷走神经传出纤维调节心脏功能,证实中枢环路参与应激状态下的心血管调控。

尽管已有上述研究基础,但在脓毒症这类伴随严重体液失衡与血流动力学紊乱的疾病中,相关神经环路的作用仍缺乏深入探究。

紧邻PVH的视上核(SON)负责合成加压素,该物质是调控水重吸收与血管张力的关键分子。脓毒症发病初期AVP水平升高,但进展为感染性休克后其含量会急剧下降,因此临床上常使用外源性AVP作为升压药物。目前,导致AVP表达紊乱的上游机制尚不明确。

传统脓毒症模型会诱发广泛炎症、死亡率高,但无法单独区分单一介质的作用,难以解析精准的神经调控机制。事实上,诸多在上述动物模型中收效显著的疗法,在人体临床试验中均宣告失败,这也说明亟需建立更精细、更侧重机制研究的实验体系。

图形摘要(图源自Cell Reports

结合PCT的表达变化规律及其与早期脓毒症的密切关联,本研究提出假设:PCT可作为信号分子,直接激活调控体液与心血管稳态的中枢神经环路。本研究联合c-Fos定位、单细胞核 RNA 测序、荧光素酶受体结合实验及电生理记录等技术,明确了PCT扰乱体液稳态的特异性神经通路:下丘脑腹内侧视前核表达Oprk1的神经元(VMPOOprk1)→视上核表达AVP的神经元(SONAVP)环路。

本研究明确了感知PCT的分子受体、细胞类型及神经解剖环路,阐明了循环PCT调控全身生理功能的中枢机制。该研究证实,PCT不再仅仅是生物学标志物,更是诱发神经源性器官功能损伤的关键驱动因子。

参考消息:10.1016/j.celrep.2026.117516


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