在最近发表在《自然》(Nature)杂志上的一项研究中，研究人员阐明了身体-大脑轴是如何通过特定的神经回路感知和调节炎症反应的，这可能为治疗免疫疾病提供新的方法。
背景
维持平衡的免疫反应对生物体的健康和生存至关重要。过度的促炎活性可导致免疫失调和一系列自身免疫性和炎症性疾病。了解免疫调节可以改善治疗免疫疾病的策略。虽然先天免疫和适应性免疫已经得到了充分的研究，但大脑的调节作用仍不清楚。研究表明，感染会激活影响发烧和食欲的神经回路，而迷走神经刺激可能具有抗炎作用。需要进一步的研究来充分了解体脑轴影响免疫反应的机制，从而有可能为管理一系列免疫相关疾病提供新的治疗方法。
一个关于这项研究
在本研究中，所有涉及动物的实验程序均遵循美国(U.S.)美国国立卫生研究院的指南。该研究使用了从杰克逊实验室和其他来源获得的年龄至少为7周的不同品系的雄性和雌性小鼠。关键步骤包括腹腔注射各种药物，如脂多糖(LPS)和细胞因子，然后通过染色和组织学对脑组织进行详细分析，观察炎症反应。
为了评估大脑的反应，小鼠接受了立体定向手术，在手术中，它们被麻醉并放置在立体定向框架上，以精确注射到特定的大脑区域。手术涉及到激活或抑制神经元的化学发生技术和记录炎症刺激下神经活动的纤维光度法。单细胞核糖核酸(RNA)测序等技术被用于剖析神经-免疫通讯的分子复杂性，进一步阐明大脑和外周免疫反应之间的相互作用。
研究结果
在实验中，小鼠暴露于脂多糖，这是一种来自革兰氏阴性细菌外膜的成分，已知会引发免疫反应。腹腔注射LPS后，小鼠血液中促炎和抗炎细胞因子均发生显著变化，在注射后2小时达到峰值。脑部扫描显示，直接早期基因Fos主要在脑干后脑区(AP)和孤束尾核(cNST)活化，后者是体脑通讯轴的关键中继。
进一步的研究表明，LPS对cNST神经元的影响取决于其对免疫细胞的作用，而不是直接影响，因为缺乏LPS受体途径关键成分的髓样分化初级反应88 (Myd88)敲除小鼠没有cNST神经元激活。这指出了一种精确的免疫到大脑的信号，而不是一种普遍的炎症反应。
为了更好地理解这种信号，研究采用纤维光度法等技术观察外周LPS应用后cNST的实时神经活动。当外周信号到达大脑的主要途径迷走神经被切断时，lps诱导的神经活动停止，突出了神经在向大脑传递免疫信号方面的重要作用。
进一步探索，该研究利用遗传方法沉默cNST中对LPS有反应的神经元。这种沉默极大地改变了身体的免疫反应，导致促炎信号的不受控制的增加和抗炎信号的显著下降。相反，人工激活这些神经元抑制炎症反应，增强抗炎信号，证实cNST调节外周炎症的能力。
单细胞RNA测序显示，LPS激活的神经元主要属于特定的谷氨酸能和一种GABA能神经元或受体，这些神经元或受体使用γ -氨基丁酸(GABA)作为其神经递质，聚集在cNST内，表明有选择性的神经元通路参与处理这些免疫信号。这些神经元的激活抑制了lps诱导的炎症，证实了它们的调节作用。
此外，体内钙成像显示细胞因子触发了结节神经节(迷走神经感觉系统的一部分)中不同的感觉神经元群，表明特定感觉神经元检测并将外周免疫状态传递给大脑的复杂机制。
结论
总之，大脑调节先天免疫反应，迷走神经参与调节炎症的研究突出了这一作用。二十多年前，Kevin Tracey的研究表明迷走神经刺激可以通过降低肿瘤坏死因子(TNF)水平来减少炎症性休克。最近的进展表明，细胞因子激活迷走-脑轴，确定特定的神经元通路，调节促炎和抗炎反应。特定的迷走神经细胞对不同的炎症信号作出反应，维持体内平衡。破坏这个回路会导致无法控制的炎症，而它的激活会促进抗炎状态，为各种免疫疾病提供治疗潜力。
