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【Nature】肠-脑新发现!保护大脑的抗体“卫士”居然源于肠道

首页 » 《转》译 2020-11-05 转化医学网 赞(2)
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导读
当我们在重要场合,需要保持良好状态的时候,胃肠道似乎有自己的想法,往往会带来腹痛腹泻等反应;当我们情绪低落、焦虑压抑时,即便食物美味也会没有胃口或消化不良。“肠-脑”联系早已为人们所熟知,而近日,又有科学家发现,那些保护大脑的抗体“卫士”居然也源于肠道。


  先前人们认为中枢神经系统,尤其是大脑,是免疫功能低下的脆弱部位,而近几年的研究显示,大脑受到了脑膜的特殊保护,可以抵御细菌和病毒入侵,但是其防御机制长期以来一直是个谜。近日,由剑桥大学和美国国立卫生研究院的科学家领导的研究小组发现,那些脑膜内浆细胞分泌的,用于保护大脑的抗体“卫士”居然源于肠道。

  该研究于11月4日发表在《自然》杂志,题为“Gut-educated IgA plasma cells defend the meningeal venous sinuses”。


  大脑可以说是人体最重要的器官,因为它控制大多数其他身体系统,并且能够推理,决定智力和情感。人类已经进化出了各种保护措施来防止外界对大脑的物理伤害:它位于坚固的骨壳-头骨中,并包裹在三层脑膜的防水组织中。
  然而,科学家们尚不清楚身体如何保护大脑免受感染。在人体的其他地方,如果细菌或病毒进入血液,我们的免疫系统就会启动,出现免疫细胞和针对并消除入侵者的抗体。但是,脑膜形成了不可渗透的屏障,阻止了这些免疫细胞进入大脑。
  在该研究中,研究人员发现,脑膜内大血管旁存在浆细胞,它们能够分泌抗体“卫士”来保护大脑的周围。当观察这些细胞产生的特定抗体的类型时,他们惊讶地发现,这些抗体类型通常是在肠道中发现的类型。

  浆细胞(plasma cell),又称效应B细胞,来源于B细胞。每个B细胞的表面都具有该细胞特有的抗体。如果抗原(触发免疫应答的细菌或病毒的一部分)与该表面抗体结合,则B细胞被激活:它将分裂产生新的后代,它们的子代细胞也可识别相同的抗原。


浆细胞 图源:The Immune Response
  在分裂过程中,B细胞将一个突变引入抗体基因,从而改变一个氨基酸,使其结合特性略有不同。其中一些B细胞就会产生能够更好地与病原体结合的抗体,它们就会继续繁殖。那些抗体不能很好结合的B细胞就会死亡。这有助于确保身体产生最佳抗体,以靶向和破坏特定抗原。
  通常,在血液中发现的抗体是免疫球蛋白G(IgG),这种抗体产生于脾脏和骨髓中,负责保护身体内部。然而,在脑膜中发现的抗体是免疫球蛋白A(IgA),它通常在肠道内壁或鼻或肺的衬里中产生,这些抗体保护粘膜表面,即与外界环境接触的表面。
  研究小组对肠道和脑膜中的B细胞和浆细胞中的抗体基因进行测序,并证明了它们是相关的。换句话说,最终进入脑膜的细胞是那些在肠道中被选择性增殖的细胞,在那里它们识别出特定的病原体。
  该研究的通讯作者,Menna Clatworthy教授说:“大脑保护自己免受脑膜之外的感染的确切方法,已经被揭开,在肠道中发现重要的防御线是令人惊讶的,但实际上,这是完全有道理的:即使轻微地破坏肠道屏障也会使病原体进入血流,如果它们能够扩散到大脑中,则会造成毁灭性后果。在脑膜中植入抗体产生细胞,这些细胞被选择来识别肠道微生物,确保了对最可能入侵者的防御。”
  该团队使用小鼠进行了这项研究。他们发现,当小鼠的肠道中没有细菌时,脑膜中就不会存在产生IgA的细胞,这表明这些细胞实际上起源于肠道,在肠道中,它们被选中以识别肠道微生物,然后再留在脑膜中。因此当研究人员取出脑膜中的浆细胞时,就没有IgA可以捕获病原体了,微生物就能够从血液扩散到大脑中。

  此外,该小组还通过分析在手术期间取出的样本,证实了人类脑膜中IgA细胞的存在,表明该防御系统可能在保护人类中枢神经系统免受感染(脑膜炎和脑炎)的侵害中发挥重要作用。(转化医学网360zhyx.com)


参考资料:
【1】<https://medicalxpress.com/news/2020-11-brain-infection-guts.html>
【2】<https://www.nature.com/articles/s41586-020-2886-4>
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