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免疫系统如何保持对大脑的控制

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阿尔茨海默氏病,多发性硬化症,自闭症,精神分裂症和许多其他神经和精神疾病与大脑炎症有关。越来越多的证据表明,免疫细胞和分子在正常的大脑发育和功能中也起着关键作用。但是,在神经免疫学迅速发展的领域中,有一个谜团:免疫系统如何甚至知道大脑中发生了什么?一代又一代的学生被教导大脑是免疫特权的,这意味着免疫系统在很大程度上避开了它。

现在,位于圣路易斯的华盛顿大学医学院的研究人员认为,他们已经弄清楚了免疫系统如何控制大脑中正在发生的事情。免疫细胞位于脑膜(覆盖大脑和脊髓的组织)中,在那里它们从脑中洗出时对液体进行采样。研究人员说,如果这些细胞检测到感染,疾病或损伤的迹象,它们就准备发起免疫反应来应对这一问题。

这项发现于1月27日发表在《细胞》杂志上,揭示了将免疫细胞靶向此类监测部位的可能性,以此作为治疗由脑部炎症引起的疾病的手段。

高级作者乔纳森·基普尼斯(Jonathan Kipnis)博士,艾伦·A(Alan A.)和伊迪丝·沃尔夫(Edith L. Wolff)病理学与免疫学杰出教授说:“人体的每个器官都在免疫系统的监视下。” “如果在身体任何地方都有肿瘤,受伤,感染,免疫系统必须知道它。但是人们说大脑是个例外;如果大脑有问题,那么免疫系统就可以使它发生对我而言,这从来没有任何意义,我们发现确实存在对大脑的免疫监视-它只是在大脑外部发生,现在我们知道它的发生位置,为调节免疫力开辟了许多新的可能性。系统。”

2015年,Kipnis及其同事发现了一个血管网络,该血管网络将大脑中的液体和小分子排入淋巴结,从而引发免疫反应。这一发现证明了大脑与免疫系统之间的直接物理联系。但是血管网络代表了大脑的出口。目前尚不清楚免疫细胞在哪里进入或监视大脑。

博士后研究员,新论文的第一作者Kipnis和Justin Rustenhoven博士着手寻找免疫系统通往大脑的途径。他们看到了一个事实,那就是,含有液体的血管离开大脑,并与硬脑膜中坚硬的脑膜外层硬脑膜的鼻窦并排。硬脑膜窦中含有携带免疫细胞的血液,没有其他地方使血液与大脑分离的严格屏障。

实验表明,硬脑膜窦充满了大脑中的分子和血液中携带的免疫细胞。代表了多种免疫细胞,包括一些从血液中提取并显示可疑分子的免疫细胞,以及其他一些扫描可疑分子并通过防御建立反应的免疫细胞。

“想像一下,如果您的邻居每天都经过您的垃圾,”神经外科,神经病学和神经科学教授吉普尼斯说。“如果他们开始在垃圾桶中发现沾满鲜血的毛巾,他们就会知道出了点问题。免疫系统也是一样。如果巡逻的免疫细胞看到肿瘤抗原或大脑感染的迹象,细胞就会知道这是有问题的。他们将把这些证据带到免疫总部,即淋巴结,并发起免疫反应。”

研究结果表明,免疫系统从远处监视大脑,仅在发现问题时才进入。这可以解释为什么人们认为大脑这么长时间被赋予免疫特权。

鲁斯滕霍芬说:“大脑的免疫活动可能非常有害。” “它可以杀死神经元并引起肿胀。因为颅骨的体积是固定的,所以大脑不能忍受太大的肿胀。因此免疫监视被推向了边界,在这里细胞仍可以监视大脑,但不冒损害大脑的风险。 ”

多发性硬化症是一种退化性疾病,在这种疾病中,免疫系统会攻击神经上的保护鞘,从而导致大脑与身体其他部位之间的通讯问题。原因未知。使用多发性硬化症的小鼠模型,研究人员显示疾病的发作触发了硬脑膜窦中大量活化的免疫细胞积聚,表明有害的免疫反应可能始于硬脑膜并扩散到大脑。

需要进一步的工作来验证硬脑膜窦在神经炎性疾病中的作用。但是鼻窦恰好位于血脑屏障可及侧的颅骨内侧,这表明有可能针对该区域的免疫系统。

基普尼斯说:“如果这是通向大脑的门户,我们可以尝试用旨在防止过度活化的免疫细胞进入大脑的疗法来操纵该区域。” “硬脑膜靠近表面,因此我们甚至可以通过颅骨传递药物。理论上,您可以想出一种药膏,它可以扩散穿过颅骨并到达硬脑膜。我们可能已经发现炎症反应在哪里因为许多神经免疫疾病开始了,我们可以做很多事情。”

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