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两篇新研究揭示神经系统和免疫系统之间存在复杂的交流

来源:本站原创 2019-12-29 08:33

2019年12月29日讯/生物谷BIOON/---在接种疫苗后吸入流感病毒,身体会产生大量对抗这种病毒的抗体,这得益于免疫系统中根深蒂固的记忆。科学家们如今发现,这种反应很大程度上依赖于免疫系统和中枢神经系统之间复杂的生物学对话。

在一项新的研究中,来自美国范斯坦医学研究所的研究人员揭示出免疫系统和神经系统在对任何形式的疫苗接种作出的反应中都是相互依存的。人们早就知道哺乳动物会在神经系统和免疫系统中储存记忆。探究这两种系统对入侵者---外来抗原---作出的反应中是否共同起作用标志着一种新的科学研究方向。相关研究结果近期发表在预印本服务器bioRxiv上,论文标题为“Antibody responses to immunization require sensory neurons”。
流感病毒的三维图片。图片来自Center for Disease Control。

在这项新的研究中,在Kevin Tracey博士的领导下,这些研究人员发现对疫苗接种作出的抗体反应需要感觉神经元。作为他们研究的结果,Tracey及其团队提出这种两种复杂的生物系统之间存在有效的协同作用,从而提供了一种引人注目的新视角,让我们得以一窥几乎从未涉足的领域。

Tracey说,“神经系统和免疫系统具有很多相似的分子和受体。”他指出,其他的科学家团队也已开始认识到这两种系统是如何相互依赖的。

Tracey说,“多个研究团队正在研究这两种系统如何相互作用。比如,数十年来,我们研究了乙酰胆碱(一种由神经元产生的典型神经递质)如何也由T细胞(一种典型的免疫细胞)产生;当乙酰胆碱存在时,单核细胞表达乙酰胆碱受体来抑制细胞因子产生。我们认为这一发现可能是神经系统与免疫系统‘对话’的一种新机制。”

Tracey和他的同事们首次发现感觉神经元是抗体反应产生所必需的。他们还发现激活这些神经元会增强抗体的产生。

论文第一作者Aisling Tynan博士说,这一发现为理解疫苗接种过程增加了一个新的维度。Tynan说,“当前,大多数人将接受多次加强疫苗接种以实现完全免疫。通过探究对这一过程的神经调节,我们可能能够提高疫苗接种的成功率和有效性。”不过,Tynan指出即便接受了推荐剂量的疫苗接种后,完全免疫仍可能难以实现。

这项新的研究的一项令人震惊的意外发现是免疫系统反应是由负责发送疼痛信号的神经元控制的。Tracey和他的团队还发现如果这些神经元受到破坏,那么炎症变得普遍,从而导致炎症性疾病。

这些研究人员在动物模型上进行了研究,着重关注一种特殊的神经元群体,更准确地称为表达TRPV1的感觉神经元。

Tracey说,“TRPV1神经元通常是识别整个身体(包括皮肤、关节和胃肠道)的热量和各种有害刺激物的疼痛感应神经元。这是一个令人吃惊的发现:这些神经元…也在产生并调节抗体。” 他补充说,“哈佛医学院的Isacc Chiu和Cliff Woolf已发现感觉神经元参与调节感染期间和牛皮癣等疾病中的炎症。我们的发现是它们还调节免疫,这非常令人吃惊。”

2019年12月初,Chiu博士提出现在是时候扩大对神经系统和免疫系统如何协同发挥作用的理解了。神经系统不仅仅是发现危险并提醒身体的看门狗。Chiu说,神经系统是抵抗感染的积极参与者。

Chiu及其同事们在发表在Cell期刊上的一篇论文中证实在遭受潜在致命性的沙门氏菌感染的实验小鼠中,神经系统与免疫系统一起更好地抵抗这种细菌。神经元调节着布满在神经元派尔集合淋巴结上的称为微皱褶细胞(microfold cell, M细胞)的细胞通道,这些细胞通道决定着微生物是否出入小肠。神经元还促进了保护性肠道的存在。

Tynan详细介绍了她的研究团队的发现,强调了这些发现如何为适应性免疫系统(两种免疫系统之一)提供了新的认识。

从技术上讲,包括人类在内的许多物种都具有两种免疫系统:先天性免疫系统和适应性免疫系统。 先天性免疫系统是出生时就存在的免疫系统,是人体抵抗引起感染的侵入性有机体的第一道防线。先天性免疫系统包括物理屏障,比如皮肤和粘膜。但是有一些抵抗感染的细胞,比如可吞噬入侵者的巨噬细胞。

先天性免疫系统虽然能够消灭入侵者,但是却缺乏“记忆”,即入侵者再次入侵时必须记住它的机制。如果没有这种能力,当病原体再次感染时,人体就无法快速地做出反应。

适应性免疫系统,也称为获得性免疫系统,随着时间的推移而产生。当再次受到外来抗原的感染时,它“记住”过去曾遇到这种入侵者。记忆T细胞是适应性免疫系统的一部分。它们根据过去感染的“记忆”快速地成群攻击这种入侵者。当再次接触外来抗原时,记忆B细胞会产生强大的免疫反应,从而大量地产生针对入侵抗原的抗体。

Tracey和Tynan表示,这种适应性免疫反应的基础是中枢神经系统特定成分之间的交流。

Tynan说,“这项研究表明感觉神经元在产生特异性抗体反应中起着关键作用。这是我们首次能够证实神经系统和适应性免疫系统之间进行相互交流。我们的研究团队的进一步研究有望充分拓展神经元在适应性免疫反应的整个过程中的作用。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Aisling Tynan et al. . bioRXiv, 2019, doi:10.1101/860395.

2.Nicole Y. Lai et al. . Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.11.014.

3.Eavesdropping on intimate 'crosstalk': Communication between immune and nervous systems in vaccination
https://medicalxpress.com/news/2019-12-eavesdropping-intimate-crosstalk-immune-nervous.html
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