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【Science子刊】嗅球中小胶质细胞的的“看门犬”,可保护大脑免受感染

首页 » 《转》译 2020-06-08 转化医学网 赞(2)
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导读
近日,美国国立卫生研究院(NIH)的国家神经疾病和中风研究所(NINDS)的研究人员已经确定了一种特定的一线防御措施,可以将感染局限于嗅球,并保护嗅球的神经元免受感染侵害。该研究发表在《科学免疫学》上。

  


鼻子中的神经元会对吸入的气味做出反应,并将此信息发送到大脑的一个称为嗅球的区域。尽管鼻神经元的位置及其暴露于外部环境使它们很容易成为空气传播病毒感染的目标,但病毒性呼吸道感染很少从嗅球传到大脑可能引起致命脑炎的其他部位。

  空气可传播的病毒一直在挑战人们的免疫系统,但很少看到病毒感染导致神经系统疾病。这意味着该区域内的免疫系统必须非常擅长保护大脑。
  更多的实验表明,中枢神经系统内的免疫细胞,小胶质细胞,在帮助免疫系统识别病毒方面起的作用不足,并在某种程度上限制了神经元自身损害。保留神经元至关重要,因为与大多数其他组织中的细胞不同,大多数神经元种群不会恢复。
  因此,中枢神经系统已经进化出了多种防御机制,用来抵御病原体。但是,吸入空气传播的病毒后,它们会穿过鼻腔并与负责嗅觉的嗅觉上皮组织相互作用。嗅觉系统边缘的神经元穿过鼻腔的骨层延伸出小的突起。这些投射进入大脑,让大脑接触到空气中的气味。嗅觉上皮细胞中的神经元还提供了一种直接进入大脑的途径,为病毒绕过传统的中枢神经系统障碍提供了一种简便的方法。
  如果病毒感染了悬在呼吸道内的神经元,那么这种病毒就有可能进入大脑,并最终引起脑炎或脑膜炎。研究人员表示很感兴趣了解在嗅球末端的嗅觉神经元与大脑其余部分之间的交界面处产生的免疫反应。
  由NINDS资深研究员多里安·麦克加文(Dorian McGavern)博士领导的研究人员发现CD8 T细胞是负责控制病毒的免疫系统的一部分,在鼻组织感染后对保护大脑非常重要。麦克加文的小组利用先进的荧光显微镜技术,实时观察了CD8 T细胞如何保护大脑免受鼻病毒感染。
  有趣的是,CD8 T细胞似乎并没有直接与主要感染的细胞群神经元发生相互作用。他们反而与小胶质细胞接触,小胶质细胞是中枢神经系统免疫细胞,通过清除细胞碎片和死细胞物质,其作用类似于垃圾收集器。当发生病毒感染时,小胶质细胞似乎吸收了周围环境中的病毒物质,并将其呈现给免疫系统,就好像它们已被感染一样。
  这样,感染的嗅觉神经元可以将病毒颗粒“传递”到小胶质细胞,然后T细胞即可检测到它。然后,T细胞通过释放抗病毒分子产生反应,从而以不杀死细胞的方式从神经元清除病毒。由于小胶质细胞是可再生细胞类型,因此从进化的角度来看,这种相互作用是有意义的。
  免疫系统已经发展出了不惜一切代价保存神经元的策略。这项研究证明了小胶质细胞可以通过让T 细胞参与,来从神经元中“吸收打击” ,然后使抗病毒程序发挥作用。
  由于当前的COVID-19大流行,近来呼吸道病毒感染引起了人们的极大关注。麦克加文博士指出,尽管在这些实验中未研究该病毒,但它产生的某些症状表明此处描述的相同机制可能正在发挥作用。与新型冠状病毒感染相关的有趣症状之一是,许多人失去了嗅觉和味觉。这表明该病毒不仅是呼吸道病原体,而且还可能靶向或破坏嗅觉感觉神经元。
 值得注意的是,嗅觉感觉神经元的广泛感染,无论是新冠病毒,本研究中使用的病毒还是任何其他类似病毒感染,都可能会破坏人们的嗅觉。但是,与中枢神经系统中的其他神经元不同,这些始于鼻子,终于大脑的感觉神经元在清除感染后能够再生。
  而且,研究人员描述的免疫反应既不能保护嗅觉感觉神经元,也不能保护嗅觉。这不一定是一个长期的问题,因为一旦处理了病毒,就可以更换这些感觉神经元。关键是保护大脑和中枢神经系统免受脑炎或脑膜炎的侵害,人的嗅觉通常可以随着时间的推移得到修复。而且鉴于小胶质细胞在刺激抗病毒反应中的重要性,可能导致其耗竭或功能丧失的因素也许会增加对中枢神经系统感染的易感性。
  参考:Moseman, EA et al. T cell engagement of cross-presenting microglia protects the brain from nasal virus infection. Science Immunology. June 5, 2020. DOI: 10.1126/sciimmunol.abb1817
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