神经和免疫系统紧密交织在一起。破译他们的喋喋不休可能有助于解决许多脑部疾病。
大脑是身体的主人,与其更高的地位相一致。他们的寿命很长,他们躲在一个坚固的防御环境中,称为“血脑屏障”。长久以来,科学家们认为大脑和其他部分的组织完全隔绝,其中也包括那些可以抵抗疾病的免疫系统。
不过最近十年,科学家发现,对脑部的防护并不像想象中那么简单。他们都清楚要塞的防御体系有很多的疏漏和漏洞,而且边界上到处都是活跃的免疫体系。
现在有很多证据表明大脑和免疫联系紧密。科学家们通过对人类大脑的一种特殊的、被称为“小胶”的免疫系统进行了调查。最近的发现进一步详细说明了其他的“免疫战士”大脑周围的情况。有些器官来自身体其他部位;其他的则来自于颅骨的骨髓。研究人员对这些免疫细胞进行了详细的研究,并绘制出它们与大脑相互影响的关系,这些人在健康、疾病或受损大脑中起着至关重要的作用。这个问题引起了极大的重视:年关于这个问题的报道不足篇,到年每年超过10,篇。
如今,科学家不再将大脑视为一种被限制的特定部位。布鲁塞尔大学的神经免疫学专业教授KiavashMovahedi说:“整个的免疫权利概念现在已经过时了。虽然大脑在免疫方面仍然是独一无二的,但是它阻止了那些可以随意进出的免疫细胞。
美国国立精神卫生学院的神经免疫性计划负责人莱纳多·托尼利说:从他的经历来看,几乎所有审核这个组织的资金建议的神经学家都会同意免疫系统和大脑的关系,不过很多人还得跟上最近的神经免疫学研究,而这一研究结果也将会揭开其背后的机理。
加州斯坦福的神经免疫学专家托尼·韦斯·科雷说,他迫切地想要弄清楚脑与免疫是怎样相互联系起来的。对于正常的脑机能或者是有什么影响?
特殊区域
二十多年以前,在以色列魏茨曼科学学院里,神经免疫学专家米歇尔·施瓦兹刚在以色列魏茨曼科学学院设立了自己的实验室,她不禁要问自己:是否脑部已经彻底失去了免疫力?她说:“我们的头脑对免疫系统的反应是不言而喻的——所有人都会相信,只要你有某种免疫反应,它就是病理现象。”“然而,一个必不可少的器官-大脑却得不到来自免疫体系的援助,那就毫无意义了。
数十年以前的研究发现:脑部阻止了免疫系统。
20世纪20年代,日本的一位学者YeShirai报告说:将肿瘤细胞移植到老鼠身上后,会引起机体的免疫应答,而将其置于脑中,则会使其幸存,这说明其免疫应答甚为薄弱。40年代也有相似的研究结果。
在两个多世纪之前,科学家就对人类的大脑进行了全面的研究。所以一般认为,脑部与免疫系统在本质上是独立存在的。人们相信,这两种组织只能在相互对立的环境中产生冲突:在像多发性硬化症中,免疫系统会破坏人体的细胞。
所以在90年代末,施瓦茨及其研究小组报道了3种不同的巨噬和T淋巴在中枢神经受到严重损害之后,可以起到防止神经元受损和帮助其复原的作用。
从早期的试验开始,施瓦茨的小组和其他人员就发现,免疫系统的确在脑中扮演着一个非常关键的角色,甚至在没有自己的免疫系统的时候。比如,科学家们发现,像是运动神经元病变(ALS)和阿尔茨海默病等的免疫系统缺失的老鼠,其发展速度更快。而免疫系统的复原会使他们的进程变慢。研究人员还发现,阿尔茨海默病患者体内存在着一种微小的神经胶质细胞。
最近,科学家们已经在神经退行性疾病中发现大脑中的免疫系统异常活动。在接受阿尔茨海默氏症患者的脑脊液测试后,Wyss-Coray及其同事发现,他们的大脑周围存在着许多T淋巴。Wyss-Coray表示,这些免疫细胞的扩张表现出了某些作用。
但是,是否有对大脑的损伤和刺激,目前还没有明确的结论。Wyss-Coray和他的同事研究了阿尔茨海默病和其他神经退行性病变,认为免疫系统会分泌能引起炎症和细胞的坏死,进而损害神经元。其他的人认为T细胞和其他的免疫体系可以保护自己。例如,施瓦茨的小组报告了六只患有阿尔茨海默氏症的小白鼠,通过提高免疫反应能够去除该病的病态特性,提高了对疾病的认知。
现在人们已经认识到,大脑的边缘是一种特殊的免疫系统:人体内的所有的免疫系统都会环绕大脑周围。
尽管目前还不知道该区域产生的免疫系统有什么作用,基普尼斯的小组认为,与身体其他部位不同,它们的免疫力要温和得多,能够调节身体的免疫反应,而不会在任何时候都处于战斗状态。基普尼斯说:这种差异,若为事实,将影响医学。比如多发性硬化症,可以阻止其他部位的免疫系统入侵。
他的团队还找到了一条在大脑表面形成的通道,这些通道可以把人体的免疫细胞聚集在一起,形成大脑的淋巴管。在最外层的大脑中,为免疫细胞提供了靠近大脑的一个很好的环境,可以监测各种传染性疾病和损伤。
因为越来越多的证据显示,在大脑损伤和发病中,有更多的免疫系统会对这些因子产生影响。马萨诸塞医院的神经科学医生贝丝·史蒂温斯说:“我认为,最令人兴奋的是,神经免疫和许多疾病,以及身体上的关系”。
包括史蒂文斯在内的许多研究组都相信,大脑发育过程中,胶质细胞起着至关重要的作用。研究表明,基因修剪过程中的问题会导致神经的发育。
在大脑中,边缘的免疫体系也是一个非常关键的部分。例如基普尼斯和他的同事们就会在研究和社交方面遇到困难。年11月期间没有发现有特定T淋巴系统的小鼠中有细小的神经胶细胞。当大脑的胶质细胞在成长过程中难以修剪神经节,这就导致了神经反应的异常。研究者认为,T淋巴在这个时期会进入大脑,帮助大脑中的胶质细胞生长。
最让人困惑的是,周围的免疫系统究竟是如何与大脑沟通的?虽然也有一些证据表明它们无意中进入了器官,但迄今大多数试验表明,它们正在向体内传输一种名为“细胞素”的信号。而这也会影响到他们的行为。
几十年来,科学家一直在研究这些因子,例如,在被感染时,会产生一种可以引发“疾病行为”的免疫系统,例如:嗜睡。他们还表明,在进行动物试验时,动物身体里细胞会被免疫细胞耗尽,又或是因为特定的细胞素接收器被从神经元中移除,从而导致记忆力、学习和社会行为这些因子无法发挥作用。
还有一些细胞因子参与了诸如免疫和自闭症等神经系统发育紊乱。当剑桥麻省理工的神经免疫学教授Choi和她的同事在怀孕小鼠中提高了细胞素水平,发现他们的幼崽大脑发生了与自闭症相似的变化。
基普尼斯说:尽管这些研究很有价值,但大部分与免疫相关的工作,特别是对大脑功能的研究,还是很初级的,这让我们远远不能理解大脑的功能。
而免疫系统和大脑之间的交流似乎正走向了另一条道路:这可以指导我们的免疫力。
其中一些想法数十年来一直存在。上世纪70年代,小白鼠品尝到人造的糖类后,将其与一种具有免疫功能的药物联合使用,使小白鼠获得了免疫力。
最近,以色列科技大学的阿西亚罗尔斯和他的团队对老鼠的情绪、免疫力和肿瘤之间的联系进行了调查。他们报告说,在16周的时候,小鼠神经元激活了他们的肠道,这个区域是一个积极的情绪和动机第二大脑,可以增强身体的免疫能力,也可以减缓癌症的生长。
到了年,她的小组已经找到了一种名为“结肠节”的神经元区域,这种区域主要是控制情绪和身体感觉。
通过人工激活神经,研究人员能够重新激活肠道中的免疫反应。就像巴甫洛夫家里的一只小狗一样,他会将时钟的声音与食物联系起来。小白鼠有一种可以捕获“记忆”并激发其对其免疫反应的能力。这表明,神经元与免疫之间存在着强烈的交互作用。
罗尔斯猜测,人体在接触到病菌后,会形成一种增强自身免疫力的“记忆”。她补充道,在某些情况下,他们的适应能力很弱,这是由于身体被一种不想要的病*感染,引起了某些不必要的免疫反应。罗尔斯相信这一途径有助于我们了解心理状态如何影响身体的免疫力,进而为许多心理疾病的出现奠定了理论依据。
它还可以促进愈合。罗尔斯和他的团队发现抑制与发炎相关的神经细胞活动可以减轻大鼠的炎性反应。她的研究小组希望将该研究成果用于人类,目前他们正在研究如何利用非侵入性的脑刺激来治疗克罗恩和牛皮癣患者的疾病,而该疾病是由免疫系统调控的。罗尔斯说,这个计划现在还处于初级阶段,但是“如果能够取得进展,那将是非常好的。”
其他的小组正在努力探索人类大脑如何调节人类的免疫。Choi的团队追踪到了某些特定的神经细胞和回路,它们能调节自身的免疫反应。总有一天,她希望能绘制出一幅人类大脑和免疫的全貌图,描绘出与这两种信号交互作用的细胞、线路和分子信号,以及与其相关的生理和行为资料。
当前最大的困难在于如何识别这些具有这么多功能的单元。为了解决以上问题,一些研究者通过对单个细胞进行遗传分析来研究其差异。例如,它展示了一种微小的神经损伤相关的神经胶质。史蒂文斯说,了解这些细小的胶质和普通的胶质是如何运作的,将有助于我们发现新的治疗方法。她补充道,他们也可以用来跟踪疾病的进展和影响。
科学家已经在大脑内部和外部的免疫系统中使用它。例如,施瓦茨的团队已经启动了他们的免疫系统以抗击阿尔茨海默病。这项研究为神经退行性疾病开辟了一条新途径。“这是我们大脑的一个激动人心的时刻。
本文由普若特康生物科技