大腦與免疫系統之間發現重要聯絡

新的溝通線路促使人們重新思考神經系統疾病

當古埃及人準備木乃伊時,他們會從鼻孔中挖出大腦並將其扔掉。雖然其他器官被儲存並放入陵墓,但大腦被認為與身體其他部分分開,對於生命或來世都是不必要的。當然,最終,治療師和科學家們意識到我們頭蓋骨下那三磅糾纏的神經元具有一些相當關鍵的功能。然而,即使是現在,大腦也經常被視為與身體其他部分有些脫節;一個神經生物學的綠野仙蹤,在幕後以其獨特的生物學和獨特的病理學來控制我們的身體和思想。

也許身體和大腦之間最常被引用的區分是關於免疫系統的。當暴露於外來細菌、病毒、腫瘤和移植組織時,身體會激起大量的免疫活動:白細胞吞噬入侵的病原體並爆破受損的細胞;抗體標記外來者以便進行破壞。但是,大腦除外。人們認為大腦太容易受到憤怒的防禦細胞的攻擊,因此被認為可以免受這種免疫級聯反應的影響。然而,本月發表的研究報告了我們的大腦和免疫系統之間一條以前未知的溝通線路,這增加了越來越多的研究,表明大腦和身體之間的聯絡比以前認為的更加緊密。這項新工作可能對理解和治療大腦疾病具有重要意義。

早在1921年,科學家們就認識到,從免疫學的角度來看,大腦是不同的。移植到身體大部分部位的外部組織通常會導致免疫攻擊;而移植到中樞神經系統的組織則會引發遠不那麼敵對的反應。部分原因要歸功於血腦屏障——排列在大腦血管內的緊密排列的細胞,允許營養物質透過,但在很大程度上,可以阻止細菌和病毒等不受歡迎的入侵者——大腦長期以來被認為是“免疫特權”的,這意味著它可以容忍引入外部病原體和組織。中樞神經系統被認為是與外周免疫系統分開存在的,可以發揮自身較弱的免疫防禦能力。


關於支援科學新聞

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保未來有關塑造我們今天世界的發現和想法的重要故事。


大腦的特權也被認為是由於其缺乏淋巴引流。淋巴系統是我們身體的第三組也是可能最不被考慮的血管,另外兩組是動脈和靜脈。淋巴管將細胞內液返回血液,而淋巴結——定期分佈在血管網路中——則充當免疫細胞的儲藏庫。在身體的大部分部位,抗原——病原體或外來組織上的分子,會提醒我們的免疫系統注意潛在的威脅——會被呈遞給淋巴結中的白細胞,從而引起免疫反應。但是,由於大腦缺乏淋巴網路,因此假定這種情況不會發生在大腦中,這就是為什麼新的發現代表著對大腦如何與免疫系統相互作用的理解的根本性轉變。

弗吉尼亞大學神經科學教授喬納森·基普尼斯博士及其團隊主要使用小鼠進行研究,在腦膜(包圍大腦和脊髓的膜)中發現了一個以前未被發現的淋巴管網路,該網路將液體和免疫細胞從腦脊液輸送到頸部的一組淋巴結,即頸深淋巴結。基普尼斯及其同事此前已經表明,腦膜中一種稱為 T 細胞的白細胞與對認知產生重大影響有關,因此他們對腦膜免疫在腦功能中的作用感到好奇。透過安裝完整的小鼠腦膜並使用神經影像學,該團隊注意到 T 細胞存在於與動脈和靜脈分離的血管中,這證實了大腦確實有一個淋巴系統,將其直接連線到外周免疫系統。“我們完全是偶然地發現了這些血管,”基普尼斯評論道。

新發現的血管——也在人體樣本中被發現——可以解釋各種病理生理難題,即免疫系統如何導致神經和精神疾病。“現在猜測還為時過早,”基普尼斯說,“但我認為,這些血管的改變可能會影響那些具有顯著免疫成分的神經系統疾病的進展,例如多發性硬化症、自閉症和阿爾茨海默病。”

例如,至少在某些情況下,多發性硬化症被認為是由於中樞神經系統和腦脊液中感染引起的自身免疫活動造成的。也許來自感染源的抗原透過腦膜淋巴管進入頸淋巴結,從而引起導致多發性硬化症症狀的免疫反應。阿爾茨海默病被認為是由於一種稱為澱粉樣蛋白的蛋白質在大腦中的積累和傳播引起的。可能是澱粉樣蛋白沒有透過這些淋巴管被正確清除,而以某種方式改善它們的通暢性可能有助於清除大腦中的病理性蛋白質。

基普尼斯及其同事最近的工作發現,中樞神經系統的損傷會導致頸深淋巴結中 T 細胞的強烈啟用。基普尼斯懷疑,可能有一些化合物從受損的 CNS 中釋放出來,並透過淋巴管傳輸到頸深淋巴結,在那裡啟用免疫系統。類似的情況可能發生在其他神經系統疾病中;即從中樞神經系統到免疫系統的引流過多或過少可能會導致腦部疾病。如果是這樣,基普尼斯認為,用藥物、基因操作和手術靶向這些血管是值得追求的治療方法。

賓夕法尼亞大學神經病學教授約瑟普·達爾莫博士沒有參與這項新研究,他也認為新發現可能有助於解釋影響大腦的自身免疫性疾病的發生、維持,甚至可能惡化;並且鑑於新發現,教科書可能需要進行一些修訂。“越來越清楚的是,[中樞神經系統]是免疫不同而不是免疫特權,”他說。

幾十年來,大腦和免疫系統之間存在某種關係已經很清楚了。1930年代報道了精神分裂症的異常免疫活動,並且已知或認為許多精神和神經疾病具有免疫成分。然而,基普尼斯的研究小組發現了一種切實的、解剖學上的結構來促進這種關係,這表明大腦和身體是緊密交織在一起的,大腦並不是曾經被認為的那種堡壘。

Are you a scientist who specializes in neuroscience, cognitive science, or psychology? And have you read a recent peer-reviewed paper that you would like to write about? Please send suggestions to Mind Matters editor Gareth Cook. Gareth, a Pulitzer prize-winning journalist, is the series editor of Best American Infographics and can be reached at garethideas AT gmail.com or Twitter 

@garethideas.

Bret Stetka was a writer based in New York City and editorial director of Medscape Neurology (a subsidiary of WebMD). His work has appeared in Wired, NPR and the Atlantic. He graduated from the University of Virginia School of Medicine in 2005. Stetka died in 2022.

More by Bret Stetka
© .