2024年10月30日西奈山伊坎医学院Cameron S. McAlpine研究团队在Nature杂志上发表文章揭示缺血性心脏损伤通过促进单核细胞浸润入脑引起睡眠紊乱，睡眠缺失可通过促进心脏免疫细胞异常聚集加重心脏炎症反应。
1、MI损伤后小胶质细胞将单核细胞募集到大脑引起睡眠紊乱
健康雌性小鼠表现出规律性慢波睡眠活动（SWS，70%出现在日间非活跃期，20%出现在夜间活跃期），动脉粥样硬化模型小鼠具有更多的SWS，出现睡眠紊乱。MI模型小鼠在损伤后第一天出现不规律的的SWS，并可持续1周，并出现睡眠增多的活性降低、体温下降等症状，表明心血管疾病损伤可引起睡眠紊乱。
单细胞测序实验发现MI模型小鼠大脑小胶质细胞激活（Trem2, Apoe, Itgax, Spp1 和Il3ra）和趋化因子信号基因（Ccl2, Ccl5, Ccl8, Ccl3, Ccl4, Cxcl2, Cxcl12）表达显著增多，但非小胶质细胞的巨噬细胞并不存在这种转录组学变化。MI模型小鼠血液和脑脊液中IL-3Rα、IL-3, IL-6 和 CCL2水平升高。
流式细胞实验发现MI模型小鼠大脑单核细胞数量增多，并可持续存在3天，中性粒细胞、T细胞、小胶质细胞数量并没有发生变化。谱系细胞追踪实验和成像实验发现MI模型损伤后单核细胞从外周募集到大脑中，主要出现在第三脑室的ChP和丘脑区域。敲除小胶质细胞IL-3Rα（调控趋化因子的关键分子）可阻断MI模型损伤引起CCL2水平升高、单核细胞浸润大脑中，表明MI损伤后小胶质细胞将外周单核细胞募集到第三脑室的ChP和丘脑。
图1、 MI损伤后引起睡眠紊乱
2、单核细胞TNF信号介导MI损伤后睡眠增加
MI模型小鼠第三脑室和丘脑CCL2的受体CCR2表达增加，CCR2拮抗剂可减少MI模型损伤后单核细胞浸润大脑，并能改善心血管病变引起睡眠障碍，敲除CCR2也能发挥类似的作用。此外，将MI模型损伤后单核细胞注射到正常小鼠脑脊液中，增加SWS，并引起睡眠障碍，表明MI损伤后单核细胞募集到大脑后引起睡眠紊乱。
研究人员进一步通过单细胞测序实验发现MI损伤后单核细胞差异性富集表达基因主要与TNF信号相关。流式细胞实验也进一步证实MI损伤后大脑单核细胞TNF产生增多，但外周血液中TNF并没有变化。MI模型小鼠脑脊液注射抗TNF抗体后尽管没有改变浸润到大脑单核细胞的数量，但可显著改善睡眠障碍。TNF敲除小鼠在接受MI模型小鼠来源的单核细胞后并不增加睡眠。
靠近ChP的丘脑视后核（thalamic lateral posterior nucleus，LPN）神经元富集表达TNF受体TNFR1 。Tnfrsf1a敲除小鼠在经历MI损伤后并没有出现睡眠增加。特异性敲除LPN神经元Tnfrsf1a后可明显改善MI引起的睡眠障碍。
图2、单核细胞TNF信号介导MI损伤后睡眠增加
3、正常睡眠减少MI损伤后心脏炎症反应
与MI损伤经历自由睡眠的小鼠相比，MI损伤经历睡眠碎片化小鼠的死亡率显著增加，心脏梗塞区域单核细胞、中性粒细胞、巨噬细胞、成纤维细胞数量增多，其中巨噬细胞、成纤维细胞数量增加可持续7天。单细胞测序发现睡眠碎片化后的MI模型小鼠心脏梗塞区域巨噬细胞差异性富集表达基因主要与趋化因子信号相关，并富集表达肾上腺素β2受体（ ADRB2)。
睡眠碎片化后的MI模型小鼠血浆中皮质酮水平并没有变化，但心脏区域多巴胺β羟化酶(dopamine-β-hydroxylase,DβH，合成去甲肾上腺素的关键酶)表达升高。敲除ADRB2或药理性阻断ADRB2可显著减少睡眠碎片化后的MI模型小鼠心脏单核细胞的聚集，改善心脏射血功能。
图3、睡眠缺失加重MI损伤后心脏炎症反应
总结
本文发现缺血性心脏损伤后促进小胶质细胞将外周单核细胞募集到第三脑室的ChP和丘脑，促进TNF的合成，增加睡眠，引起睡眠紊乱；睡眠缺失后可促进心脏免疫细胞异常聚集增加心脏炎症反应。
