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脑-心轴与缺血性心脏病的神经调控技术进展

来源: 发布时间:2026-01-15 11:03:20 浏览次数: 【字体:

缺血性心脏病(IHD)是导致全球死亡的主要原因之一。其病理机制主要包括冠状动脉大血管的动脉粥样硬化以及冠状动脉微血管的功能性障碍。近年来,脑-心轴的研究为理解和治疗IHD提供了新的视角,尤其是在自主神经系统调节方面。神经调控技术(如脊髓刺激和迷走神经刺激)通过改善自主神经系统的平衡,已被证明在一定程度上能缓解IHD患者的症状,并改善其临床预后。

一、缺血性心脏病概述

IHD包括冠状动脉疾病(CAD)和冠状动脉微血管疾病(CMD)。

1.冠状动脉疾病(CAD):由于动脉粥样硬化斑块的形成,导致冠状动脉的狭窄或阻塞,从而限制心脏的血液供应。

2.冠状动脉微血管疾病(CMD):主要表现为小血管功能障碍,即使没有大血管的明显堵塞,心肌灌注依然受限,通常与心绞痛症状相关。

IHD的临床症状通常包括心绞痛、心肌梗死、心律失常和心力衰竭等,严重时可能导致突发心脏死亡。

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1 正常冠状循环和微血管功能结构图

本图展示了冠状动脉的大小、血流分布及微循环在心脏血液供应中的作用。

图左为心脏与冠状动脉走行示意:用不同颜色/线条突出显示右冠状动脉(RCA)以及左冠状动脉(LCA)分叉后的左前降支(LAD)与左回旋支(LCx),并标注其主要分支(如 PDA、RMA、D1、D2 等)。

图右将冠状血管按管径分层展示,从心外膜大血管(>400 μm)到前小动脉/小动脉(100–400 μm、40–100 μm)再到毛细血管(<10 μm),并对应说明不同层级在导管输血、血流分配调控、代谢调节与营养交换中的分工,强调“宏循环负责输送、微循环负责精细调控与交换”的功能分化。

二、神经系统在缺血性心脏病中的调控作用

自主神经系统(ANS)对心脏功能有重要影响。ANS通过交感神经(SNS)和副交感神经(PNS)的相互作用调节心率、血压和血管收缩等生理功能。

1.交感神经过度激活:在IHD患者中,交感神经系统常常过度激活,导致心率升高、血压升高和心脏负荷增加。

2.副交感神经功能下降:副交感神经功能的减弱则导致心脏不能充分恢复,增加心脏事件的风险。

研究表明,心率变异性(HRV)是评估自主神经功能的一个重要指标,低HRV通常反映了交感神经的过度激活。在IHD中,SNS的过度活跃和PNS的低下活跃是导致心血管风险增加的主要因素。这种自主神经失衡通常反映在HRVHRV的低频成分升高通常表明交感神经活跃增强。

 

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2 动脉粥样硬化的病理机制图

本图展示了斑块形成、破裂、血栓形成的过程,并指出自主神经系统在斑块稳定性和心脏功能中的作用。

图整体以“缺血性心脏病”为核心主题:左侧以心脏图示提示冠状循环受损导致心肌缺血。右上用连续分镜/剖面图展示动脉粥样硬化演进过程:从内膜下脂质沉积与斑块形成,到斑块增长、纤维帽变薄并最终破裂,随后血小板聚集与血栓形成,导致管腔狭窄或阻塞、血流受限。右下用血管横断面示意两类功能异常:一类是舒张功能受损(vasodilatory dysfunction),另一类是收缩增强(enhanced vasoconstriction),两者都会进一步降低冠状血流供应,加重心肌供需失衡与缺血。

 三、神经调控技术在IHD中的应用

神经调控技术,特别是迷走神经刺激(VNS)和脊髓刺激(SCS),在调节自主神经系统功能方面展现了显著效果。

1.迷走神经刺激(VNS):VNS通过刺激迷走神经,增强副交感神经活性,从而减少交感神经的过度激活。研究发现,VNS能改善IHD患者的心率、降低炎症反应、并减少心脏事件的发生。

2.脊髓刺激(SCS):SCS通过刺激脊髓神经,调节神经通路,达到缓解疼痛、改善血流和降低交感神经激活的目的。

神经调控技术的一个重要机制是通过恢复交感神经与副交感神经的平衡,改善心血管功能,尤其是在心脏功能衰竭的患者中表现尤为突出。

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3 迷走神经刺激、脊髓刺激等不同神经调控技术的工作原理及其在IHD治疗中的作用机制

图以人体躯干轮廓为背景,将“脑—心轴”相关的神经调控手段用编号串联:
1)脑刺激:在颅内/脑部放置电极或刺激装置,直接对特定脑区施加电刺激以影响自主神经输出。
2)经皮耳廓迷走神经刺激(taVNS):在耳廓处贴敷电极,刺激迷走神经耳支,图中同时标注其可能带来的自主神经调节与抗炎效应。
3)颈部迷走神经刺激(cervical VNS):刺激装置位于颈部走行区域,通过影响迷走神经传入/传出纤维来调节自主神经功能及炎症反应。
4)脊髓刺激(SCS):在脊柱旁/硬膜外区域布置电极,并配合体内脉冲发生器,调制神经信号以缓解症状并改善心血管功能。该图的价值在于把不同刺激“作用部位—传导路径—潜在效应”放到同一框架下,便于横向比较。

 四、现有技术的局限性与未来展望

尽管神经调控技术在IHD的治疗中展现了巨大的潜力,但仍然面临许多挑战。例如,技术的复杂性和高成本限制了其在资源有限地区的应用,尤其是脊髓刺激和迷走神经刺激的植入需要高水平的设备和专业人员。此外,虽然现有的临床研究证实了这些技术在缓解症状和改善心血管功能方面的有效性,但仍需要更多的大规模临床试验来评估其长期效果和潜力。

五、总结

神经调控技术为IHD的治疗提供了新的视角,通过调节自主神经系统的失衡,恢复神经-心脏接口的功能,能够有效地改善心脏功能并减缓疾病进程。随着技术的不断进步,未来有望为患者提供更加个性化、精确的治疗方案。

 

本文为“国家自然科学基金联合基金项目区域创新发展联合基金,基于巨噬细胞-细胞焦亡-交感重塑网络研究针刺治疗内脏痛的抗炎镇痛机制U21A20404”项目成果。

Liu Y, Yang H, Xiong J, Wei Y, Yang C, Zheng Q, Liang F. Brainheart axis: Neurostimulation techniques in ischemic heart disease (Review). Int J Mol Med. 2025 Oct;56(4):148.

文章链接:Brainheart axis: Neurostimulation techniques in ischemic heart disease (Review) - PubMed

 

 

 

供稿/郑倩华刘云南       审核/科研科


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