王昌河教授团队联合北京大学周专教授团队 开发外周交感神经分泌检测新方法 揭示心力衰竭新机制
2026/05/12
107外周交感神经作为自主神经系统的重要组成部分，在心血管功能维持、能量代谢、免疫应答等重要生理过程中发挥着核心调控作用。在生理状态下，外周交感神经活性的实时动态变化精准编码其核心神经递质-去甲肾上腺素（Norepinephrine, NE）的分泌，从而实现对外周靶器官功能的动态调控。因此，外周交感神经NE分泌的高时空分辨检测是揭示交感神经对外周靶器官功能调控作用及其机制的必经之路。然而，受限于外周组织形态不规则、外周交感神经分布稀疏、现有检测技术灵敏度低，高时空分辨原位检测交感NE分泌长期面临技术瓶颈，研究始终停滞于“有结构、无功能；有静态、无动态”的方法学困境，导致生理状态下外周靶器官功能的交感神经网络动态调控规律不清，心血管等重大疾病的交感神经调控机制不明。
2026年4月27日，西安交通大学生命学院神经科学研究中心王昌河教授团队联合北京大学周专教授团队与山西医科大学、中国医学科学院阜外医院及北京大学基础医学院团队合作在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上发表题为《超高时空分辨原位交感神经去甲肾上腺素分泌检测方法揭示心衰病理新机制》（Physiological super-resolution in situ recording reveals kinetic changes of sympathetic norepinephrine release in heart failure）的研究论文。该研究开发了一种适用于动物及临床外周器官的活体切片电化学检测（Slice Electrochemistry，SEC）技术，首次实现了对交感神经NE分泌的高时空分辨率、高灵敏度原位检测，解析了心衰过程中交感神经NE分泌的动态变化规律，揭示了心衰病理进展中的交感神经核心调控机制。
碳纤维电极（Carbon fiber electrode, CFE）电化学记录技术是高时空分辨检测NE、多巴胺等单胺类神经递质量子化（单囊泡）分泌的重要手段。研究团队长期致力于CFE记录技术的开发及应用（Nat Neurosci, 2005; PNAS, 2007; Nat Commun, 2014, 2018; Nat Neurosci, 2024; Science, 2025; Neuron, 2026）。针对外周交感神经NE检测的技术瓶颈，团队通过开发新型pCFE电极，显著提升了信噪比与信号稳定性，将检测灵敏度提高至1 nM，较传统方法提高约10倍。在此基础上，团队结合小鼠心脏活体切片，建立了SEC技术，实现了对外周交感神经末梢NE分泌的原位、高灵敏度检测。利用该技术，本研究系统解析了心力衰竭小鼠模型中交感NE分泌动力学的异常变化，并揭示了N型钙离子通道Cav2.2蛋白表达上调是调控NE分泌异常进而驱动疾病进程的关键分子机制。更为重要的是，SEC方法在膀胱、血管、肾脏、肺、脾脏、肝脏、脂肪、肠道、骨骼肌等多个外周器官中，均能实现NE分泌的高灵敏检测，具有高度的普适性。在临床组织样本中，也成功实现了NE分泌的检测，展现出从基础研究到临床应用的巨大潜力。
本研究开发的新一代pCFE电极实现了外周器官组织水平上NE分泌的高时空分辨率、高灵敏度检测，突破了外周交感神经NE分泌记录的技术瓶颈。基于该方法，揭示了心衰病理进展中交感神经调控动力学的变化规律，不仅解决了该领域悬而未决的核心争议，也为心衰治疗提供了潜在干预靶点。该方法所展现出的广泛适用性，不仅为脑-体互作背景下的外周神经调控研究提供重要的方法学利器，也将为脑机接口的信号编码解码研究提供全新突破口。
SEC方法高灵敏度检测外周交感神经NE分泌动力学
北京大学刘兵博士（现重庆脑与智能科学中心助理研究员）、蒋晓涵博士、中国医学科学院北京协和医学院郭姝博士、西南医科大学康新江教授为共同第一作者。北京大学未来技术学院周专教授、山西医科大学曹济民教授、中国医学科学院阜外医院李立环主任、西安交通大学王昌河教授、北京大学基础医学院张岩教授为共同通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金和陕西省“三秦人才”特殊支持计划等经费支持。
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