Nature：从“心脑交互”看机体的自我保护——心肌梗死增强睡眠_

Nature：从“心脑交互”看机体的自我保护——心肌梗死增强睡眠，睡眠又可减轻心脏炎症和损伤

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心血管疾病是全球范围内的主要死因之一，每年导致数百万人死亡。心肌梗死（myocardial infarction, MI）作为心血管疾病中的一种严重类型，是由于冠状动脉阻塞导致的心肌缺血坏死。MI不仅直接影响心脏功能，还可能引发一系列全身性反应，包括炎症反应、自主神经失衡等。近年来，越来越多的研究表明，睡眠与心血管健康之间存在密切关联。然而，关于心脏损伤如何直接调控睡眠的研究相对较少。近期，美国纽约西奈山伊坎医学院心血管研究所Cameron S. McAlpine团队发表在Nature杂志上的一项研究揭示了MI后睡眠增加的机制，以及这种变化对心脏愈合和炎症的影响。

该研究旨在探讨MI后睡眠增加的机制，以及这种变化如何影响心脏愈合和炎症过程。通过理解这一过程，可以为心脏康复提供新的视角和策略。

研究团队首先在小鼠模型中通过永久结扎冠状动脉左前降支诱导MI，并设置假手术组作为对照。同时，他们还在人类受试者中收集了急性冠脉综合征（ACS）后的睡眠质量和心脏功能数据。通过综合运用电生理记录、流式细胞术、单细胞RNA测序等技术手段，揭示了MI后睡眠变化的分子机制和生理效应。

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1. MI后睡眠显著增加

研究发现，MI后小鼠的慢波睡眠（SWS）时间显著增加，且这种增加在MI后持续至少7天（图1）。SWS是深度睡眠阶段，对于身体恢复和记忆巩固至关重要。MI后SWS的增加提示了一种潜在的适应性反应，旨在促进心脏愈合和恢复。

图1.MI增加睡眠

如图1所示，MI后小鼠在光照和黑暗周期中的SWS时间变化，MI组小鼠的SWS时间显著增加，且这种增加在MI后持续数天。这一结果直接支持了MI后睡眠增加的观察。

进一步的研究表明，MI激活了大脑中的免疫细胞-小胶质细胞，激活的小胶质细胞表达趋化因子，如CCL2，从而招募循环中的单核细胞进入大脑。这些单核细胞主要集中在与睡眠调控密切相关的脑区-丘脑外侧后核（LPN）区域（图2）。

图2.MI后单核细胞被招募到脑内增加睡眠

图2展示了单核细胞在大脑中的分布以及它们与LPN区域谷氨酸能神经元的相互作用。

2. 单细胞在大脑中的作用机制

进入大脑的单核细胞在LPN区域转变为TNF产生细胞。TNF是一种重要的炎症因子，通过与表达TNFR1的谷氨酸能神经元相互作用，进一步增加SWS的压力和丰度（图3）。这一过程形成了一个正向反馈循环：MI激活小胶质细胞→招募单核细胞进入大脑→单核细胞产生TNF→增加SWS→抑制心脏炎症。

为了验证TNF在调控睡眠中的作用，研究团队向小鼠脑脊液中注射了抗TNF抗体。结果显示，抗TNF抗体显著阻断了MI引起的SWS增加，进一步证实了TNF在睡眠调控中的关键作用。

图3.注射抗TNF抗体的实验直观展示TNF在调控睡眠中的作用。

3. 睡眠对心脏的影响及机制

充足的睡眠通过抑制心脏的交感神经输入，减少单核细胞的趋化性，从而减轻心脏炎症和损伤。研究团队发现，睡眠破碎或缩短会增加心脏交感神经活动，导致心脏功能恶化、心律失常增加以及心脏重塑加剧（图4）。

图4. 睡眠破碎导致MI后心脏功能恶化、预后较差

为了进一步验证睡眠对心脏的影响，研究团队设置了睡眠破碎实验组。通过机械装置干扰小鼠的睡眠周期，他们发现睡眠破碎组小鼠的心脏功能显著下降，心律失常发生率增加。

4. 人类相关性及临床数据

在人类受试者中，研究团队收集了ACS患者MI后4周内的睡眠质量和心脏功能数据。结果发现，睡眠质量良好的患者2年内的主要心血管不良事件（MACE+）发生率显著低于睡眠质量差的患者。这一结果进一步支持了睡眠在心脏康复中的重要性。为了深入探讨睡眠对人类心脏康复的影响机制，研究团队还进行了慢性睡眠不足实验，他们发现慢性睡眠不足会改变人类单核细胞的转录组特征，增加其迁移能力，从而促进炎症反应（图5）。这一发现为人类心脏康复提供了新的视角和策略。

图5. 睡眠限制心脏交感神经输入，以减少MI后巨噬细胞的趋化性程序和募集

上图展示了慢性睡眠不足对人类单核细胞迁移能力的影响。通过Transwell迁移实验，可以直观地看到睡眠不足组单核细胞的迁移能力显著增加。这一结果揭示了睡眠不足在促进心脏炎症反应中的作用机制。

总结

本研究揭示了MI后单核细胞被募集到大脑以增加睡眠的新机制，以及睡眠在限制心脏炎症和促进心脏愈合中的重要作用。这些发现不仅增进了我们对心血管疾病病理生理机制的理解，还为心脏康复提供了新的视角和策略。

未来研究应进一步探索这一机制的详细分子途径，以及开发针对睡眠调节的心血管疾病治疗策略。此外，将这一发现转化为临床应用，通过改善睡眠质量来促进心脏康复，将是一个值得期待的研究方向。

总之，本研究为心血管疾病与睡眠之间的关系提供了新的科学证据，强调了睡眠在心脏健康中的关键作用。通过深入理解这一机制，有望为心血管疾病患者提供更加全面和有效的治疗方案。同时，这也提醒我们关注日常生活中的睡眠健康，通过改善睡眠质量来预防和治疗心血管疾病。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08100-w

参考文献

Huynh P, Hoffmann JD, Gerhardt T, et al. Myocardial infarction augments sleep to limit cardiac inflammation and damage. Nature. 2024;635(8037):168-177. doi:10.1038/s41586-024-08100-w

编译作者：VONVEY（brainnews创作团队）

校审：Simon（brainnews编辑部）