白细胞是否能在大脑中找到一直存在争议,它们可能在做什么过去完全是个谜。在《细胞》杂志上发表的一项开创性研究中,由Adrian Liston教授(VIB-KU Leuven, Belgium & Babraham Institute, UK)领导的一个国际科学家团队描述了在小鼠和人类大脑中发现的一群专门的脑驻留免疫细胞,并表明白细胞的存在对小鼠的正常大脑发育至关重要。
就像一个戒备森严的总部,我们的大脑受到特殊的保护,不受通过血脑屏障在身体其他部位循环的物质的影响。这种高度选择性的边界确保了从血液到大脑的通道受到严格的调节。
血脑屏障还将大脑与我们身体的免疫系统分开,这就是为什么大脑有自己的常驻免疫细胞,称为小胶质细胞,它会引发炎症和组织修复。小胶质细胞在胚胎发育期间进入大脑,之后,这个群体开始自我更新。
然而,白细胞——我们免疫系统的一部分——已经被发现在不同的脑部疾病中发挥作用,包括多发性硬化症、阿尔茨海默病、帕金森病或中风。在健康的大脑中是否也能找到白细胞,以及它们在那里可能起什么作用,一直是激烈争论的主题。由Adrian Liston教授(VIB-KU Leuven, Babraham Institute)领导的跨学科科学家团队开始寻找答案。
该团队量化并表征了小鼠和人类脑组织中存在的一小群但不同的脑驻留T辅助细胞。T细胞是一种特殊类型的白细胞,专门用于扫描细胞表面以寻找感染证据并触发适当的免疫反应。新技术使研究人员能够非常详细地研究这些细胞,包括循环T细胞进入大脑并开始发展大脑常驻T细胞特征的过程。
Carlos Roca博士(Babraham研究所):“科学正变得越来越多学科化。在这里,我们不仅引进了免疫学、神经科学和微生物学方面的专家,还引进了计算机科学和应用数学方面的专家。数据分析的新方法使我们能够更深入地了解我们在大脑中发现的白细胞的生物学。”
当辅助性T细胞从大脑中消失时,科学家们发现小鼠大脑中的常驻免疫细胞——小胶质细胞——在胎儿和成年发育状态之间保持悬浮状态。观察发现,缺乏脑T细胞的小鼠在行为上表现出多种变化。该分析指出了大脑常驻T细胞在大脑发育中的重要作用。如果T细胞参与了小鼠正常的大脑发育,那么同样的情况是否也适用于人类呢?
“在老鼠身上,出生时免疫细胞的进入触发了大脑发育的一个开关,”利斯顿说。“不过,人类的妊娠期比老鼠长得多,我们不知道免疫细胞进入大脑的时间。这发生在出生前吗?会推迟到出生后吗?进入时间的改变是否有助于人类增强认知能力的进化?”
这一发现开启了一系列关于大脑和免疫系统如何相互作用的新问题。“参与这个项目真的很令人兴奋。我们对免疫系统如何改变我们的大脑,以及大脑如何改变我们的免疫系统有了很多了解。这两者之间的联系比我们以前认为的要紧密得多,”Emanuela Pasciuto博士(VIB-KU Leuven)说。
利斯顿说,这项研究还与肠道微生物群有关:“现在我们肠道中的细菌和不同的神经系统疾病之间存在多种联系,但没有任何令人信服的解释说明是什么联系了它们。”我们发现白细胞被肠道细菌修饰,然后将这些信息带入大脑。这可能是我们的肠道微生物群影响大脑的途径。”
综上所述,这些结果有助于提高人们对免疫细胞在大脑中的作用的认识,并为免疫细胞参与一系列神经系统疾病提供了新的线索。
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