心肌梗死诱导心脏内神经系统的结构和功能重塑

心肌梗死的形成

如上所述诱发MI（Nakahara等.2011). 简单地说，用特拉唑（8 mg kg）给动物镇静剂⁻¹,i.m.），插管和通气。全身麻醉包括异氟醚（1-2%，吸入）。监测12导联心电图和动脉压。获得左股动脉通路，并在透视下将导丝（0.035英寸Amplatz Super Stiff guidewire with J‐Tip；Boston Scientific，Marlborough，MA，USA）放入左主冠状动脉。然后将3mm血管成形术球囊导管（FoxCross PTA导管；美国加利福尼亚州特梅库拉Abbot Vascular）穿过导丝，在冠状动脉左前降支发出的大约第三条斜冠状动脉处充气。球囊膨胀30秒后，将含有1毫升聚苯乙烯微球（Polybead，直径90μm；Polysciences Inc.，Warrington，PA，USA）的5毫升生理盐水悬浮液通过导管的中心管腔向动脉远端注射。造影血管造影显示动脉闭塞，肢体和心前导联ST段抬高证实急性心肌梗死。

心肌梗死后实验方案

在心肌梗死后42±2天对治愈的心肌梗死动物进行研究。MI和年龄匹配的对照动物用特拉唑（8 mg kg）镇静⁻¹,i.m.），插管和通气。全身麻醉用异氟醚维持（1-2%，吸入）。麻醉深度由血流动力学指标、下颌张力和踏板后退反射监测；必要时调整麻醉。获得右股静脉通路用于维持液体管理，获得右股动脉通路用于监测动脉压力。胸骨正中切开术暴露心脏、星状神经节、下腔静脉（IVC）和降主动脉。颈侧切口暴露颈迷走神经和颈动脉。在血管（下腔静脉、主动脉和颈动脉）周围放置Snare封堵器，在（迷走神经）周围或（星状神经节）自主传出神经结构内放置刺激电极。手术完成后，全身麻醉改为α-氯醛糖（50 mg kg⁻¹ 静脉注射。10 mg kg的丸剂⁻¹小时⁻¹连续的静脉注射。输液）。通过加热垫监测和维持体温。每小时评估一次酸碱状态；调整呼吸频率和潮气量，必要时注入碳酸氢盐以维持血气平衡。实验完成后，动物被过量服用戊巴比妥钠（100 mg kg）杀死⁻¹,静脉注射。)其次是氯化钾（150 mg kg⁻¹,静脉注射。)来阻止心脏跳动。

记录内在的心脏神经元活动

使用线性微电极阵列（MicroProbes，Gaithersburg，MD，USA）记录体内腹侧室间神经节丛（VIV-GP）神经元产生的活动（图。​（图11 A类). 线性微电极阵列由16个铂-铱电极组成（直径25μm的电极，暴露尖端为2 mm；1 kHz时阻抗为0.3–0.5 mΩ）（图。​（图11 B类). 电极被嵌入VIV-GP中，该电极位于左冠状动脉主干的左前降支起点附近（图。​（图11 A类)（阿罗拉等.2003). 线性微电极阵列连接到柔性电缆上，从而使其能够半浮动。电极线以及接地电极和参比电极与带有前置放大器的16通道微电极放大器相连（3600型；a‐M Systems Inc.，华盛顿州卡尔斯堡，美国）。对于每个通道，滤波器设置为300 Hz至3 kHz，增益为5000。将电极缝合到右心房心肌上，以提供参考右心房电图。将神经波形、心电图、右心房电图和血流动力学数据输入数据采集系统（Power1401；英国剑桥电子设计公司）。如前所述，使用Spike2（剑桥电子设计）软件离线分析数据（Beaumont等.2013).

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图1

方法：心脏内神经元记录

A类，示意图显示了腹侧室间神经节丛（VIV-GP）的位置，从中记录了神经元活动。B类，用于记录的16通道线性微电极阵列（LMA）体内VIV GP中包含的多个单个神经元的活动。C类，显示从LMA的单个电极（通道1）识别出的两个固有心脏（IC）神经元（ICN 1和ICN 2）的活动的代表性迹线。ICN2插件是已识别神经元的扩展版本。D类，面板神经元的基本活动C类与心脏周期有关。注意，两个神经元的活动主要在收缩期间聚集。右心室；左心室；心电图；LVP，左心室压。

左心室血流动力学评估

通过左股动脉将压力导管（Mikro‐Tip；Millar Instruments，美国德克萨斯州休斯顿）放入左心室（LV）室，并连接至控制单元（PCU‐2000；Millar-Instruments）。通过收缩末期压力和最大压力变化率（d）评估左室收缩功能P（P）/d日t吨最大值）。通过舒张末期压力和最小室压变化率（d）评估左室舒张功能P（P）/d日t吨最小值）。

传入神经输入评估

为了确定IC神经元转导机械感觉传入输入的能力，在以下四个部位施加心外膜机械刺激（轻柔触摸）10 s：右心室（RV）流出道、右心室尖部、左心室中前壁和左心室尖部。然后使用圈套器封堵器对IVC和主动脉进行短暂（30s）闭塞，以确定神经元分别转导前负荷和后负荷的急性变化的能力。

传出神经输入评估

为了确定哪些IC神经元接受副交感和交感传出输入，将双极螺旋袖套电极（PerenniaFlex 304型；Cyberonics Inc.，美国德克萨斯州休斯顿）放置在颈迷走神经周围，并将双极针电极插入两侧星状神经节。使用带有光电隔离装置的刺激器（S88和PSIU6；Grass Technologies，Warwick，RI，USA）调节IC神经元的传出输入。对于每条迷走神经，阈值被定义为引起心率或血压下降10%所需的电流（20 Hz频率，1 ms脉宽）。对于每个星状神经节，阈值被定义为引起心率或血压增加10%所需的电流（4 Hz频率，4 ms脉宽）。然后以阈值电流和1 Hz的频率分别刺激每条迷走神经和星状神经节1 min。这样做是为了评估ICNS的直接输入，而不考虑心脏功能的任何变化。然后使用圈套封堵器短暂（1分钟）封堵双侧颈动脉（颈动脉窦尾侧），以确定颈动脉压力反射调节IC神经元输出输入的能力。

心外膜起搏

为了确定IC神经元对心脏电刺激的反应能力，将双极起搏电极（St Jude，St Paul，MN，USA）放置在不同的心外膜部位，并以高于基线心率10%的速度进行起搏（6 mA电流；2 ms脉冲宽度），共10次捕获的心跳。对以下四个部位进行起搏：（1）右心耳，（2）右室流出道，（3）右室心尖，（4）左室心尖。

心室快速心律失常诱导性

在一组单独的控制中(n个=8）和治愈的根尖前心肌梗死动物(n个=8），通过程序化心室刺激（EPS320；Micropace，Canterbury，New South Wales，Australia），在两个不同的周期长度（600和400 ms），以及来自两个不同部位（RV心尖和LV前壁心外膜）的最多三个额外刺激（最短200 ms），评估室性快速心律失常（VT）的诱导性。

组织加工

IC神经元记录完成后，立即处死动物并切除心脏。取出含有VIV GP、室间背神经节丛、右边缘动脉神经节丛和右心房神经节丛的脂肪垫，在冷（4°C）盐水中冲洗，并转移到10%的磷酸盐缓冲福尔马林（Fisher Scientific，Pittsburgh，PA，USA）中4天。然后，将组织转移到70%乙醇中（美国密苏里州圣路易斯Sigma‐Aldrich），并在3天内将石蜡包埋。从石蜡块上切下4μm厚的切片。

组织学染色

使用计算机形态分析（Aperio ImageScope；Leica Biosystems，Buffalo Grove，IL，USA），从苏木精和伊红染色切片（类别号H345‐25；Fisher Scientific，Pittsburgh，PA，USA。

免疫组织化学染色

通过酪氨酸羟化酶免疫反应定量IC神经元肾上腺素能表型（1:2000稀释；目录号ab112；美国马萨诸塞州剑桥市Abcam）；通过胆碱乙酰转移酶免疫反应测定神经元胆碱能表型（1:200稀释；目录号AB144‐P；Millipore，Billerica，MA，USA）；和抗VIP抗体的血管活性肠肽（VIP）免疫反应（分类号20077；ImmunoStar，Hudson，WI，USA）。使用Dako EnVision+System–HRP标记的聚合物抗兔抗体（目录号K4003；Dako North America Inc.，Carpinetria，CA，USA）在1:500时对酪氨酸羟化酶和VIP进行二次检测，并使用多克隆兔抗羊免疫球蛋白/生物素化物（E0466，Dako）检测胆碱乙酰转移酶。二氨基联苯胺（美国纽约州格兰德岛Life Technologies）根据制造商推荐的所有染色剂的方案检测到次要免疫反应。然后对幻灯片进行数字扫描，并对电子图像进行分析。使用计算机图像分析（Aperio ImageScope）在20–40倍放大率下对载玻片中的所有神经元进行量化。以盲法对各组进行染色和定量。

数据分析：心脏多单位固有神经元活动的信号处理

如前所述，使用离线分析进行伪影消除和IC神经元识别（图。​（图11 C类)（博蒙特等.2013). 简言之，记录的神经元活动受到邻近心房和心室心肌活动产生的内源性电伪影以及刺激自主传出神经产生的外源性电伪像的污染。在线性微电极阵列的三个以上相邻通道中同时出现的显示类似波形的活动也被认为是伪影。识别后，通过消隐或将包含伪影的时间间隔振幅设置为零，从所有通道中去除伪影。该过程导致总信号的最大损失为3%。去除伪影后，使用波形的主成分分析对单个单元进行排序（Beaumont等.2013).

数据分析：监测单个心脏固有神经元的活动

对于心外膜机械刺激和自主传出神经刺激，在刺激前1分钟比较IC神经元活性（基线）与刺激期间。对于血管闭塞和起搏，比较基线时的神经元活动与刺激期间以及基线时与刺激后1分钟（恢复）。每次刺激后，我们至少等待5分钟，让神经元活动和血流动力学恢复到基线水平，然后再继续。根据IC神经元对心血管刺激的反应特征，将其功能分为传入、传出或会聚（图。​（图22 B类和C类). 传入神经元被定义为仅对心外膜机械刺激和/或下腔静脉或主动脉闭塞作出反应的神经元。传出神经元被定义为仅对自主传出神经（迷走神经或星状神经节）刺激和/或双侧颈动脉闭塞作出反应的神经元。对传入和传出输入的激活作出反应的神经元被定义为会聚（博蒙特等.2013).

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图2

心脏固有神经元的分析和功能分类

A类，在一个对照心脏的5个IC神经元中记录到尖峰活动。垂直虚线表示左室心外膜机械刺激的开始和偏移。ICN 1插件是已识别神经元的扩展版本。注意，与基线相比，神经元亚群表现出增加（ICN 2）、减少（ICN 3、4和5）或活动无变化（ICN 1）。在每条迹线的右侧显示了诱导活动变化的显著性水平。P（P）值是根据方法中描述的分析得出的。B类，总结了心肌梗死（MI）动物对心血管刺激的反应中神经元活动的诱发变化。水平行表示单个神经元对给定刺激的响应（垂直列）。绿色表示活动显著增加(P（P） < 0.05); 红色表示显著下降(P（P） < 0.05).C类，面板中描述的神经元功能分类B类根据神经元对心血管刺激的反应，将其分为传入、传出或会聚。传入神经元被定义为仅对RV或LV的心外膜机械刺激作出反应的神经元；下腔静脉暂时闭塞；和/或降主动脉暂时闭塞。传出神经元被定义为只对电刺激左侧（LCV）或右侧颈迷走神经（RCV）作出反应的神经元；电刺激左侧（LSG）或右侧星状神经节（RSG）；和/或双侧颈动脉（BCA）暂时闭塞。对传入和传出输入的激活作出反应的神经元被定义为收敛的。

数据分析：条件概率

条件概率分析用于确定对一个刺激作出反应的IC神经元是否也对另一个刺激做出反应，如前所述（Beaumont等.2013). 刺激之间潜在的功能关系X（X）和刺激Y（Y）在每只动物的神经元内被量化为神经元对刺激作出反应的条件概率Y（Y）对刺激也有反应X（X）.条件概率（概率：对Y（Y）|对…的响应X（X）)被估计为对两种刺激都有反应的神经元数量X（X）和刺激Y（Y）除以对刺激作出反应的神经元数量X（X）.

心肌梗死引起不同程度的心脏内生神经元增大和表型改变

对VIV-GP神经元的大小、肾上腺素能-胆碱能表型和VIP表型进行组织学和免疫组织化学分析，以评估心肌梗死引起的潜在形态学和神经化学变化。VIP是心脏功能的调节剂和假定的传入标记物（Weihe和Reinecke，1981；布鲁姆等.1986；弗拉塞等.1987；Rytel公司等.2015).

心肌梗死动物的VIV GP神经元明显大于对照组（946±23与.755±22微米²分别为；P（P）<0.01）（图。​（图3三 A–C). MI和对照动物的神经元大小分布直方图如图所示。​图3三 B类VIV-GP、背侧室间神经节丛和右侧边缘动脉神经节丛中观察到神经元扩大，它们对心室有优先影响，但在右心房神经节丛没有观察到，它们对心房有优先影响（图。​（图44 A–C).

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图4

心肌梗死诱导心脏内神经元的不同形态和神经化学重塑

A类，示意图显示了右心房神经节丛（RA GP）、右边缘动脉神经节丛（RMA GP）、室间背神经节丛（DIV GP）和VIV GP的位置。RA GP和RMA GP分别对右心房和右心室产生优先影响，而DIV GP和VIV GP对LV具有优先影响。B类，显示对照组研究的神经节丛（GPs）H&E染色神经元的显微照片与.MI动物。C类，对照组GP中IC神经元的平均大小与.MI动物。D类，照片显示GPs被VIP染色与.MI动物。E类，对照组GP中VIP阳性神经元的百分比与.MI动物。中的数据C类和E类表示为平均值±SEM。曼·惠特尼U型测试用于C类和E类确定各组之间的重要性。比例尺英寸B类和D类代表50μm。RA，右心房；洛杉矶，左心房。

与对照组相比，MI动物表达胆碱乙酰转移酶的IC神经元百分比显著降低（87±2%与分别为.91±2%；P（P）=0.04）（图。​（图3三 D类和E类). 相比之下，MI中酪氨酸羟化酶的表达与对照动物相比没有显著差异（3±1%与分别为.2±1%；P（P）=0.15）（图。​（图3三 F类和G公司). 心肌梗死患者VIP表达显著增加与.对照动物（66±2%与分别为.37±3%；P（P）<0.01）（图。​（图3三 H（H）和我). VIP在所研究的所有其他神经节丛（GPs）中的表达也显著增加（图。​（图44 D类和E类).

心肌梗死后心脏固有神经元的功能特征

这个体内使用微电极阵列记录对照组和心肌梗死动物的VIV GP神经元活动，以评估心肌梗死诱导的神经元反应特征的功能变化（图​（图11和​和2）。2). 在8只对照动物中，研究了来自VIV GP的118个IC神经元产生的活动（平均：每只动物15±3个神经元）（图。​（图55 A类，左侧面板）。在8只MI动物中，研究了102个神经元产生的活动（平均：每只动物10±2个神经元）（图。​（图55 A类，右侧面板）。神经元的自发放电率来自于基线间隔的汇集数据。对照动物神经元的平均自发放电频率为0.31 Hz（范围：0–4.42 Hz），而MI动物神经元的平均自发放电频率为0.21 Hz（范围：0–1.59 Hz）。两种状态下的分布总体相似，90%以上的神经元在1Hz以下放电。

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图5

心肌梗死不会引起心脏内神经元功能或时间特征的整体变化

A类，对照组IC神经元基线放电率直方图与.MI心脏。B类，对照神经元的功能分类与.MI心脏。C类对照组神经元的心脏周期相关周期与.MI心脏。注意，神经元亚群表现出舒张相关活动、收缩相关活动、舒张和收缩相关活动或随机行为。心肌梗死没有显著改变神经元的功能或时间特征。Aχ²测试用于B类和C类确定各组之间的重要性。

根据其对心血管刺激的反应特征，IC神经元在功能上分为传入、传出或会聚（图2B类和C类、和5B类). 在对照组和心肌梗死动物中，会聚神经元代表最大的亚群（47%与分别为.48%），其次是传入较少（27%与分别为.18%和13%与.15%）神经元（图。​（图55 B类). 对照组动物13%的神经元和心肌梗死动物20%的神经元对任何刺激都没有反应。这两个州的总体分类都没有显著差异(P（P）=0.26）。

将IC神经元的活动与心脏周期进行比较，以确定它们是否表现出与心脏周期相关的周期性（图​（图11 D类和​和55 C类). 根据活动直方图，如果在基线时产生至少100个动作电位的神经元有30%以上的活动发生在给定的阶段，则将其归类为与心脏周期的特定阶段相关。对符合该标准的对照动物中的46个神经元（39%）和心肌梗死动物中的30个神经元（29%）进行了心脏周期相关周期分析（图5 C类). 在对照组动物中，52%的神经元表现出舒张相关活动，28%表现出收缩相关活动，17%表现出舒张和收缩双重相关活动，2%表现出随机行为。相反，在心肌梗死动物中，43%的神经元表现出舒张相关活动，50%表现出收缩相关活动，3%表现出舒张和收缩双重相关活动，以及3%表现出随机行为。

心肌梗死后心脏固有神经元的传入重塑

心肌梗死不同程度地影响了IC神经元传递梗死引起的机械敏感性传入信号的能力与心脏的边缘和边远区域，通过对这些区域上的心肌组织施加机械刺激进行评估（图。​（图66 A类和B类). 心肌梗死动物对边缘区和边远区（右心室流出道、右心室顶点和左心室中前壁）机械敏感性输入激活的神经元反应与对照组相似（心肌梗死组为34%与.24%为对照组；P（P）=0.12）。相比之下，心肌梗死后梗死（LV心尖）引起的机械敏感性输入激活反应的神经元明显较少（心肌梗死为7%）与.19%在对照组；P（P） = 0.03).

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图6

心肌梗死诱导心脏固有神经元的传入和传出重塑

A类心外膜机械刺激的部位，用于评估IC神经元传递来自RV或LV的机械敏感性传入输入的能力。B类，接受来自LV心尖（梗死）的机械敏感性输入的神经元百分比与RV和LV（边境和偏远地区）处于受控状态与.MI心脏。C类，对照组对短暂下腔静脉阻塞或主动脉闭塞反应的神经元百分比与.MI心脏。IVC和主动脉闭塞分别用于评估神经元传递前负荷和后负荷变化的能力。D类，控制中传递多个传入输入的神经元百分比与.MI心脏。E类，分别通过颈迷走神经刺激（VNS）和星状神经节刺激（SGS）评估对照组接受副交感和/或交感神经系统传出输入的神经元百分比与.MI心脏。F类，对照组对短暂双侧颈动脉闭塞反应的神经元百分比与.MI心脏。颈动脉闭塞用于评估压力反射调节神经元传出输入的能力。Aχ²测试用于B类,C类,D类,E类和F类确定各组之间的重要性。

心肌梗死后，IC神经元转导心脏负荷条件变化的能力也受到影响（图。​（图66 C类). 在MI动物中，由短暂IVC闭塞引起的对预负荷降低的神经元反应显著减弱（MI为41%与对照组为.54%；P（P） = 0.05). 短暂部分阻断降主动脉引起的后负荷增加引起的神经元反应没有显著差异（心肌梗死患者为47%与.35%为对照组；P（P） = 0.13). MI同样也没有显著改变神经元传递多模态传入神经信号的整体能力（图。​（图66 D类；两种状态下接受一个、两个或三个以上传入输入的神经元比例相似(P（P） = 0.84)). 这些传入输入包括心外膜机械刺激和短暂闭塞下腔静脉和主动脉。

心肌梗死后心脏固有神经元的传出重构

正如分别通过低频刺激颈迷走神经和星状神经节评估的那样，心肌梗死并不影响IC神经元单独传递副交感神经和交感神经传出输入的能力（图。​（图66 E类). 以低频率刺激这些自主传出神经，以评估对ICNS的直接传出输入，而不是由心功能改变引起的间接反应。MI动物接受左侧或右侧颈迷走神经输入的神经元百分比与对照组相比没有显著差异（35%与分别为.27%；P（P） = 0.23). 从左侧或右侧星状神经节接收输入的神经元百分比也观察到类似的模式（心肌梗死患者为41%与.31%在对照组；P（P） = 0.12). 有趣的是，与对照组相比，MI动物中接收ANS交感和副交感神经分支传出输入的神经元百分比显著增加（21%与分别为.10%；P（P） = 0.03). 在接受交感神经和副交感神经输入的神经元中，90%的神经元对一个或多个传入输入的刺激也有反应，这两个神经元分别是对照组（11个神经元中的10个）和MI组（21个神经元中有19个）。因此，这些神经元被归类为会聚神经元。

为了评估MI对IC神经元传出输入的压力反射调制的影响，双侧颈动脉在颈动脉窦尾侧闭塞（图。​（图66 F类). 在两种状态下，对颈动脉闭塞反应的神经元百分比没有显著差异（心肌梗死时为34%与.32%为对照组；P（P） = 0.77).

心肌梗死引起心脏内神经元对起搏反应的改变

心肌梗死不同程度地影响了IC神经元对心外膜起搏的反应（图​（图77 A类和​和88 A类). 然而，右心耳起搏（心室捕捉）的神经元反应没有改变（心肌梗死31%与对照组为.36%；P（P）=0.46），心室起搏反应降低（心肌梗死44%与对照组为.63%；P（P） < 0.01). 对起搏有反应的神经元在功能上分为传入、传出或会聚（图7B类和C类、和8B类). 右心室流出道（远端）和左室心尖部（梗死）起搏诱发的神经元反应在心肌梗死后受到最显著的影响(P（P） = 0.05). 这种改变主要反映为起搏反应性会聚神经元的上调和起搏反应传入神经元的相应下调。同样值得注意的是，在对照组动物和心肌梗死动物中评估的所有部位中，起搏参与了一个独特的神经元亚群，它只对起搏反应，而对其他传入或传出刺激没有反应（图。​（图88 B类，红色条）。

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图7

心脏固有神经元对起搏反应的分析和功能分类

A类，在对照动物的5个IC神经元中记录到尖峰活动。垂直虚线表示右心室流出道（RVOT）心外膜起搏的开始和偏移。ICN 1插件是已识别神经元的扩展版本。请注意，神经元的亚群与基线相比活动增加、减少或无变化。每个神经元的活动诱导变化的显著性水平显示在轨迹的右侧。P（P）根据方法中所述的分析得出值。B类，总结了心肌梗死动物局部心外膜起搏引起的神经元活动的诱发变化，以及对其他心血管刺激的反应。绿色表示活动显著增加(P（P） < 0.05); 红色表示显著下降(P（P） < 0.05).C类，面板中描述的速度反应神经元的功能分类B类使用图。​图2。2.RAA，右心耳。

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图8

心肌梗死改变心脏固有神经元对起搏的反应和特征

A类，对照组中RAA、RVOT、RV心尖或LV心外膜起搏反应的IC神经元百分比与.MI心脏。心肌梗死导致心室神经元反应的差异性降低与.心房起搏。B类，控制中速度反应神经元的功能分类与.MI动物。心肌梗死改变了梗死区（LV心尖）和边远区（RVOT）起搏的反应特征。Aχ²测试用于确定组间的显著性。

心脏固有神经元的状态依赖性：对诱发反应的影响

基础活动影响IC神经元对随后心血管刺激的反应，包括起搏（图。​（图9）。9). 在对照组和MI动物中，基础活性较低的神经元倾向于通过起搏激活(P（P） < 0.01). 相反，基础活性高的神经元往往受到起搏的抑制(P（P） < 0.01). 这些结果表明了这些神经元的状态依赖性。

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图9

心脏固有神经元的状态依赖性

对照组RAA、RVOT、RV心尖部或LV心外膜起搏时基线和反应时的IC神经元活性与.MI动物。神经元根据诱发的增加进行细分与.起搏后活动减少。基础活性低的神经元被起搏激活，而基础活性高的神经元被抑制，这表明其具有状态依赖性。数据以平均值±SEM表示。Wilcoxon的符号秩检验用于确定组间的显著性*P（P） < 0.01.

心脏内神经系统神经元的不同形态和神经化学重塑

MI导致VIV GP内神经元的形态学改变。在对心室产生优先影响的GP中观察到IC神经元增大，而对心房产生优先影响（红雀等.2009). 据报道，反应性损伤导致神经元肥大（Barr&Hamilton，1948；亨德里克森和迪宁，1982；吉纳等.1998)和慢性信号（周等.2004). 然而，由于我们研究的GPs位于梗死的上游，因此后一种机制可能就是这种情况。神经元大小的差异性增大表明，心肌梗死后传入和传出神经信号存在异质性，直接参与控制梗死区域的神经元受到的影响最大。此外，损伤部位决定了哪一个神经节重塑。在我们的结构和功能数据中观察到的这种异质性，可能在心律失常发生中起着重要作用（陈等.2014). 这些结构变化与人类和缺血性心肌病动物模型的胸内心外神经节中报道的结构变化相似（周等.2004；阿吉约拉等.2012；汉族等.2012；阿吉约拉等.2015).

心肌梗死导致VIV-GP内胆碱能表型的减少。胆碱能神经元的减少可能与心肌梗死后中枢介导的副交感神经退缩有关（Vanoli等.1991；比尔曼，2006). 虽然我们没有评估肾上腺素能-胆碱能转分化，但有强有力的证据表明，在疾病状态下，这种转分化发生在心脏神经轴的其他神经节内（金泽等.2010；福田等.2015). 心肌梗死后所有GP中VIP的表达也增加（图。​（图44 D类和E类). VIP被认为是一种冠状血管扩张剂，具有变力和变时作用（Weihe和Reinecke，1981；布鲁姆等.1986；弗拉塞等.1987). 心肌梗死后ICNS内VIP表达增加可能是一种代偿机制，通过血管扩张来维持心脏功能，以改善冠状动脉血流，以及增强肌力和计时性。VIP也与伤害有关（Rytel等.2015). VIP阳性神经元的增加也可能是MI后传入信号增强的结果。

梗死边缘区的神经感觉输入

虽然心肌梗死后传出神经信号的改变已被广泛记录，但很少注意来自受损和相邻非受损心肌组织的传入神经信号。解剖和功能研究已确定IC神经节中的单极神经元和位于心房和心室组织（Armour，2008). 这些传入神经元传递心脏的局部机械和化学环境（Armour，2008). 每个GP中包含的传入神经元具有空间上不同的感受野（Waldmann等.2006；红衣主教等.2009)允许从广泛的心脏区域传递感觉信息。我们发现VIV GP神经元位于左冠状动脉主干（Arora）的左前降支起源附近等.2003)，传递来自RV和LV上不同心脏区域的感觉输入。

心肌梗死后，继发于缺血的梗死区发生心肌坏死。此外，能量底物的缺乏和活性氧等分子的积累触发了细胞内信号传递的级联过程，导致梗死边缘区心肌细胞的重塑（Sutton&Sharpe，2000). 在心肌细胞重塑的同时，在心脏神经轴的多个水平上发生适应性和不适应性变化，包括ICNS（Armour，1999). 在急性状态下，IC神经元过度异常激活，以传递来自受损心肌组织的传入信号（黄等.1993；盔甲，1999). 我们的数据表明，在慢性状态下，梗死区向ICNS的传入信号减少，但并未完全消除，而来自边缘和偏远地区的传入信号则得以保留。传入神经信号的异质性导致边界条件和类似于瘢痕形成引起的心肌边界区的“神经感觉边界区”。感觉边界条件的重要性已经在其他神经回路中得到了体现，例如视觉系统，在视觉系统中，视网膜神经节细胞检测非均匀光场的能力增强（Tessier‐Lavigne，2000). 我们假设心肌梗死诱导的ICNS传入输入的不对称性可能是ANS反射激活的基础，包括交感神经兴奋。在这方面，应用树脂毒素（瞬时受体电位香草醛1的一种有效激动剂）可降低心肌梗死后的心脏传入伤害性信号，降低交感神经兴奋，并与保持心脏功能有关（Wang等.2014). 这些数据指出了传入神经信号在心脏病进展中的根本重要性，以及它们作为控制疾病过程的治疗靶点的作用。

会聚局部回路神经元：内在心脏神经系统内的信息处理

在本研究中，我们发现IC神经元的一个亚群，称为会聚LCN，同时接收传入和传出输入。收敛的LCN与传入和传出神经元一起构成IC神经回路的基本组成部分（Armour，2008；博蒙特等.2013). 在这个电路中，收敛的LCN集成并处理信息，即使在MI状态下，这些神经元也有大量的亚群，这表明保持了局部信息处理的能力。虽然心肌梗死后神经元的总体功能分类（传入、传出和收敛）没有差异，但对心血管刺激的综合神经网络反应适应和/或重塑了。这在神经元对预负荷变化和区域起搏的反应以及通过条件概率分析评估的功能性神经网络连接的改变中很明显。虽然大多数对起搏有反应的神经元也被发现能感应心血管动态变化，但有一个独特的亚群只对起搏起反应。ICNS对心肌梗死区和心脏远端起搏反应的改变表明，起搏可能会在心肌梗死施加的压力之上对ICNS施加额外压力。在临床环境中，心室起搏已被证明对心脏功能有不利影响，导致心室不同步（Tops等.2009). 据报道，在有梗死疤痕的情况下起搏也会引起电暴（Roque等.2014). 此外，它可以加速心力衰竭的进展并增加死亡率（Wilkoff等.2002；斯威尼等.2003). 这些不良事件的潜在机制与神经内分泌系统的激活有关（张等.2013). 令人感兴趣的是，ICNS活性的调节，以及MI诱导的传入神经信号的重塑，可能是起搏和神经内分泌系统激活之间的基本联系。

传出神经控制

ICNS被经典地视为副交感神经节前向心脏传出投射的简单中继站（兰利，1921). 与此相反，并支持在犬模型中获得的数据（Beaumont等.2013)我们发现，大部分猪IC神经元接受交感或副交感神经系统的输入，以及复杂的心血管传入输入。事实上，IC神经元的一个子集接收到传出输入（星状神经节和迷走神经的输入）的汇合，这意味着ICNS内发生了大量的交感-副交感相互作用（McGuirt等.1997；兰德尔等.2003).

心肌梗死后传出神经信号的改变发生在心脏神经轴的多个水平（Vracko等.1991；盔甲，1999；曹等.2000；周等.2008；阿吉约拉等.2012,2013,2015；汉族等.2012；哈德威克等.2014). 在器官水平上，观察到梗死心肌的交感神经去神经支配和边界区的高神经支配（Vracko等.1991；曹等.2000). 交感神经节（如星状神经节（Ajijola等.2012,2015). 交感神经影响的增加伴随着中枢介导的副交感神经（瓦诺利等.1991；比尔曼，2006). 尽管交感-迷走神经平衡发生了这些变化，但我们的数据表明，心肌梗死后ICNS的交感和副交感神经输入保持不变。事实上，心肌梗死后接受收敛性传出输入的IC神经元的百分比增加了一倍。反过来，这些IC神经元中的绝大多数本质上是收敛性局部回路，这一事实证明，90%的IC神经元受到传入刺激的影响。这种适应可能是为了维持外周神经网络的稳定性，以应对交感迷走神经失衡和梗死引起的不同传入输入所造成的不稳定影响与心脏的边缘和边远区域。

作者贡献

P.S.R.、J.L.A.和K.S.设计了所有实验；P.S.R.进行了所有神经元记录实验和相关分析；K.N.和O.A.A.进行了所有免疫组织化学实验和相关分析；P.S.R.和M.V.进行了所有VT诱导性研究；所有作者都为撰写这篇论文做出了贡献。所有作者都已经批准了手稿的最终版本，并同意对作品的各个方面负责。所有被指定为作者的人都有资格获得作者资格，所有符合作者资格的人都会被列出。