大脑与免疫系统之间发现重要联系

新的沟通线路促使人们重新思考神经系统疾病

当古埃及人准备木乃伊时,他们会从鼻孔中挖出大脑并将其扔掉。虽然其他器官被保存并放入陵墓,但大脑被认为与身体其他部分分开,对于生命或来世都是不必要的。当然,最终,治疗师和科学家们意识到我们头盖骨下那三磅纠缠的神经元具有一些相当关键的功能。然而,即使是现在,大脑也经常被视为与身体其他部分有些脱节;一个神经生物学的绿野仙踪,在幕后以其独特的生物学和独特的病理学来控制我们的身体和思想。

也许身体和大脑之间最常被引用的区分是关于免疫系统的。当暴露于外来细菌、病毒、肿瘤和移植组织时,身体会激起大量的免疫活动:白细胞吞噬入侵的病原体并爆破受损的细胞;抗体标记外来者以便进行破坏。但是,大脑除外。人们认为大脑太容易受到愤怒的防御细胞的攻击,因此被认为可以免受这种免疫级联反应的影响。然而,本月发表的研究报告了我们的大脑和免疫系统之间一条以前未知的沟通线路,这增加了越来越多的研究,表明大脑和身体之间的联系比以前认为的更加紧密。这项新工作可能对理解和治疗大脑疾病具有重要意义。

早在1921年,科学家们就认识到,从免疫学的角度来看,大脑是不同的。移植到身体大部分部位的外部组织通常会导致免疫攻击;而移植到中枢神经系统的组织则会引发远不那么敌对的反应。部分原因要归功于血脑屏障——排列在大脑血管内的紧密排列的细胞,允许营养物质通过,但在很大程度上,可以阻止细菌和病毒等不受欢迎的入侵者——大脑长期以来被认为是“免疫特权”的,这意味着它可以容忍引入外部病原体和组织。中枢神经系统被认为是与外周免疫系统分开存在的,可以发挥自身较弱的免疫防御能力。


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大脑的特权也被认为是由于其缺乏淋巴引流。淋巴系统是我们身体的第三组也是可能最不被考虑的血管,另外两组是动脉和静脉。淋巴管将细胞内液返回血液,而淋巴结——定期分布在血管网络中——则充当免疫细胞的储藏库。在身体的大部分部位,抗原——病原体或外来组织上的分子,会提醒我们的免疫系统注意潜在的威胁——会被呈递给淋巴结中的白细胞,从而引起免疫反应。但是,由于大脑缺乏淋巴网络,因此假定这种情况不会发生在大脑中,这就是为什么新的发现代表着对大脑如何与免疫系统相互作用的理解的根本性转变。

弗吉尼亚大学神经科学教授乔纳森·基普尼斯博士及其团队主要使用小鼠进行研究,在脑膜(包围大脑和脊髓的膜)中发现了一个以前未被发现的淋巴管网络,该网络将液体和免疫细胞从脑脊液输送到颈部的一组淋巴结,即颈深淋巴结。基普尼斯及其同事此前已经表明,脑膜中一种称为 T 细胞的白细胞与对认知产生重大影响有关,因此他们对脑膜免疫在脑功能中的作用感到好奇。通过安装完整的小鼠脑膜并使用神经影像学,该团队注意到 T 细胞存在于与动脉和静脉分离的血管中,这证实了大脑确实有一个淋巴系统,将其直接连接到外周免疫系统。“我们完全是偶然地发现了这些血管,”基普尼斯评论道。

新发现的血管——也在人体样本中被发现——可以解释各种病理生理难题,即免疫系统如何导致神经和精神疾病。“现在猜测还为时过早,”基普尼斯说,“但我认为,这些血管的改变可能会影响那些具有显著免疫成分的神经系统疾病的进展,例如多发性硬化症、自闭症和阿尔茨海默病。”

例如,至少在某些情况下,多发性硬化症被认为是由于中枢神经系统和脑脊液中感染引起的自身免疫活动造成的。也许来自感染源的抗原通过脑膜淋巴管进入颈淋巴结,从而引起导致多发性硬化症症状的免疫反应。阿尔茨海默病被认为是由于一种称为淀粉样蛋白的蛋白质在大脑中的积累和传播引起的。可能是淀粉样蛋白没有通过这些淋巴管被正确清除,而以某种方式改善它们的通畅性可能有助于清除大脑中的病理性蛋白质。

基普尼斯及其同事最近的工作发现,中枢神经系统的损伤会导致颈深淋巴结中 T 细胞的强烈激活。基普尼斯怀疑,可能有一些化合物从受损的 CNS 中释放出来,并通过淋巴管传输到颈深淋巴结,在那里激活免疫系统。类似的情况可能发生在其他神经系统疾病中;即从中枢神经系统到免疫系统的引流过多或过少可能会导致脑部疾病。如果是这样,基普尼斯认为,用药物、基因操作和手术靶向这些血管是值得追求的治疗方法。

宾夕法尼亚大学神经病学教授约瑟普·达尔莫博士没有参与这项新研究,他也认为新发现可能有助于解释影响大脑的自身免疫性疾病的发生、维持,甚至可能恶化;并且鉴于新发现,教科书可能需要进行一些修订。“越来越清楚的是,[中枢神经系统]是免疫不同而不是免疫特权,”他说。

几十年来,大脑和免疫系统之间存在某种关系已经很清楚了。1930年代报道了精神分裂症的异常免疫活动,并且已知或认为许多精神和神经疾病具有免疫成分。然而,基普尼斯的研究小组发现了一种切实的、解剖学上的结构来促进这种关系,这表明大脑和身体是紧密交织在一起的,大脑并不是曾经被认为的那种堡垒。

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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.

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