中枢神经系统之外的脑-肿瘤相互作用
慢性胰腺炎和胰腺癌的共同特征是内脏痛,信号经脊髓背角上传至大脑。慢性内脏痛可诱发中枢改变,导致焦虑、恐惧和抑郁。临床影像显示患者岛叶、扣带回等疼痛处理脑区存在功能和结构改变(适应性重组、皮质变薄等),与痛觉过敏相关。
近期研究明确了孤束核和室旁核在处理胰腺癌内脏痛中的关键作用。伪狂犬病毒示踪显示室旁核等多个脑区参与调节疼痛。小鼠胰腺注射病毒后,在室旁核、躯体感觉/运动皮层、下丘脑背内侧核/外侧区、中缝背核、导水管周围灰质和丘脑外侧等区域检测到标记。
动物模型中,内脏痛激活孤束核神经元,释放谷氨酸放大突触传递。最近发现,胰腺癌疼痛模型中CXCL1-CXCR2信号激活孤束核小胶质细胞,使其密度和形态显著改变。室旁核通过不同但互连的环路处理内脏痛:表达P2X3受体的室旁核神经元投射至外侧隔核腹侧部以调节疼痛。此外,室旁核中谷氨酸能和GABA能神经元及神经炎症共同参与调节内脏痛。
室旁核还参与癌症恶病质:成骨细胞来源的LCN2穿过血脑屏障与室旁核MC4R结合,抑制食欲,促进恶病质。MC4R主要表达于室旁核,调节摄食、体重及热量利用效率。
结直肠癌
结肠和直肠接受外在和内在神经元支配。外在包括感觉传入和自主传出,内在为肠神经系统,调节分泌、运动、粘膜转运和血流。交感神经起源于T10-L2:胸段经小内脏神经至腹腔丛、肠系膜上丛,支配右结肠和阑尾;腰段经腰内脏神经至肠系膜下丛,支配降结肠、乙状结肠和直肠上部。副交感由迷走神经(盲肠至横结肠)和盆腔神经(直肠和左结肠)提供。
伪狂犬病毒逆行示踪绘制了支配直肠和远端结肠的不同脑区。直肠注射后在脊髓、蓝斑、延髓头端腹外侧区和中缝苍白核等检测到标记。远端结肠示踪显示有序进程:脊髓→室旁核、中缝核群→72-96小时后蓝斑、导水管周围灰质和前脑。这些脑区不仅解剖相连,还功能性参与结直肠生理、炎症和肿瘤进展。
结肠炎诱导的蓝斑-延髓头端腹内侧环路激活,在病理应激下引起内脏痛觉过敏和焦虑。导水管周围灰质调节结直肠内脏痛和炎症,在结肠炎模型中表现为c-Fos活性改变及下行调节异常,导致内脏高敏感。中缝核群通过下行5-羟色胺能通路激活腰骶部排便中枢,调节结直肠运动。
在MC38结直肠癌模型中,室旁核神经元被肿瘤来源的LIF和Gal3激活,触发交感输出,扩增髓源性抑制细胞并抑制CD8⁺ T细胞免疫,促进肿瘤生长。催产素在下丘脑合成,调节代谢、免疫、社交和情绪。在结肠炎相关肿瘤模型中,清除室旁核催产素神经元后,血浆催产素降低、焦虑增加、肿瘤加速进展(体积增大、增殖增强、凋亡减少)。这些效应由中枢催产素受体信号介导,并通过支配结肠和直肠的交感性腹腔-肠系膜上神经节神经元调节。
多种结直肠癌模型中,荷瘤小鼠延髓腹外侧区儿茶酚胺能神经元被激活。清除或抑制这些神经元可显著减缓肿瘤生长,该效应依赖适应性免疫(尤其CD8+ T细胞),并能增强紫杉醇疗效。但该类神经元是否通过神经环路激活仍有待明确。
肺癌
肺受副交感迷走神经、T2-T7交感神经及颅神经节/T1-T6背根神经节感觉神经支配。向小鼠肺内注射伪狂犬病毒后,在室旁核、孤束核、蓝斑、三叉脊束核、导水管周围灰质、腹侧被盖区、中央杏仁核、运动皮层、延髓头端腹外侧区、蓝斑下核、中缝苍白核、多个网状核、三叉上核和Edinger-Westphal核等区域检测到信号。
肺癌模型中,延髓头端腹外侧区、暗缝核和巨细胞网状核腹侧部被激活,而中缝苍白核和脑桥核受抑制(后者无信号)。这些脑干延髓区域在连接大脑与肺、调节呼吸、心率和血压中起关键作用。在非小细胞肺癌模型中,睡眠剥夺激活延髓头端腹外侧区TH⁺/c-Fos⁺神经元,增强外周交感活动,上调肿瘤β₂肾上腺素能受体,经JAK1/STAT6-KLF4通路诱导巨噬细胞M2极化,加速肿瘤生长和转移。
与乳腺癌一致,激活腹侧被盖区可抑制肺癌进展。化学遗传学激活腹侧被盖区多巴胺能神经元,减小了Lewis肺癌小鼠的肿瘤体积和重量。该效应由交感神经介导,改变骨髓中髓源性抑制细胞功能,削弱其免疫抑制性,增强抗肿瘤免疫。清除和过继转移实验证实髓源性抑制细胞是必要且充分的。同样在Lewis肺癌模型中,臂旁核外侧部通过肿瘤引起的厌食和不适感影响肿瘤进展。灭活臂旁核CGRP神经元可预防或逆转厌食,并改变肿瘤生长。这些结果强调了大脑与免疫器官间的神经环路。
尽管逆行示踪成功识别出支配肿瘤的脑区,但方法存在局限:多数研究依赖动物模型,可能无法完全反映人类肿瘤生物学;不同肿瘤类型的普适性不明;缺乏标准化方案导致结果难以比较。未来应优先发展无创技术,在人类患者中验证这些神经通路。