免疫系統與神經系統的細胞聯絡

研究人員發現小鼠感覺神經纖維（紅色）與淋巴結（綠色）的相互作用。來源：Siyi Huang, John Austin, Najat Mannoun

長期以來，身體的神經系統和免疫系統被認為是相互獨立的體系，但是新的研究發現，兩者之間有直接的細胞相互作用。來自哈佛醫學院（Harvard Medical School）、麻省哈佛研究所（博德研究所，the Broad Institute of MIT and Harvard, MIT）、麻省理工學院（MIT）和麻省總醫院麻省哈佛Ragon研究所（the Ragon Institute of MGH, MIT and Harvard）的科學家發現，痛覺神經元圍繞著小鼠的淋巴結，並能調節淋巴結的活性，這都是免疫系統的關鍵組成。

該項研究發表在《細胞》雜誌上，揭示了細胞介導的免疫系統與神經系統的相互交流。它還為進一步的研究鋪平道路，有助於闡明神經系統如何調節免疫反應，如感染的過程。

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研究的共同作者、Broad研究所成員、Ragon研究所成員、化學副教授、醫學工程與科學研究所核心成員、麻省理工的整合癌症研究Koch研究所（the Koch Institute for Integrative Cancer Research）編外成員Alex Shalek說：“一旦你弄明白了這些系統是如何構成的、透過何種機制進行生物學意義的‘握手’，簡直就是大開眼界，由此可以去思考如何合理地調節這些相互作用，並且可能把它用於治療方案。”

哈佛醫學院免疫病理學教授、Ragon研究所的專案領導Ulrich von Andrian是研究的共同作者。von Andrian 實驗室的博士後成員Siyi Huang 是論文的共同第一作者。

先前的研究指出神經元和淋巴結可能存在一個潛在聯絡。新的研究中，研究團隊使用了一系列方法，包括更先進的成像、逆行神經示蹤、單細胞RNA測序和光遺傳學技術，藉此標記小鼠的神經元、免疫細胞和淋巴結其他細胞之間的連線。他們發現，來源於脊髓特定區域（名為脊神經節）的感覺神經元形成了一個網路，支配或者說是連線淋巴結的整個周邊。

脊神經節有幾千個感覺細胞，研究團隊從中分離了一小撮細胞，它們在單個淋巴結的網路耦聯發揮作用。哈佛大學和麻省理工的研究生、研究的共同第一作者、工作於Shalek實驗室的Carly Ziegler說：“我們發現，20個神經元在支配一個淋巴結，發現的過程就像大海撈針。在各種各樣的神經元中，確定並分離特定的細胞非常有挑戰性。”

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研究團隊使用單細胞RNA測序來分析這些感覺細胞的基因表達情況，發現這些細胞主要是痛覺神經元。進一步的研究闡明，這些神經元具有高度的基因表達多樣性，與支配面板的神經元相比，這些痛覺神經元表達了不同的突觸蛋白和細胞表面分子，預示著截然不同的細胞間交流模式。

為了證實神經元是否與淋巴結存在相互作用，研究人員人工誘發了小鼠身上的免疫反應，發現痛覺神經元在腫大的淋巴結內增加了分佈密度。這表明感覺神經能夠感受，並有效地應對淋巴結內的改變。

科學家還發現，這種交流是雙向的：神經元自身可以調節淋巴結內的細胞。研究人員使用光遺傳學技術，啟用這些神經元，觀察到淋巴結中特定細胞的基因表達改變，其中包括內皮細胞。

這一發現表明，這些痛覺神經元並不僅僅是旁觀者。Ziegler說：“我們發現痛覺神經元能大範圍改變淋巴結的區域性環境，並且似乎能特異地影響特定的細胞和結構。”

研究人員正在繼續研究淋巴結內這些神經元的更多作用，如神經元使用何種機制與淋巴結相互作用，神經元是否是活化了免疫系統的特定部分，以及如果這些細胞迴路缺失或發生功能障礙時會發生什麼。

這項研究還為研究人員提供了一個用於分析人體其他系統聯絡的框架。Shalek說：“我們將開始尋求新方法，把來自多個領域的研究工具結合在一起。那樣會幫助我們獲得全新的生物學視野，發現我們身體作為單一整合系統時運作的機理。”

撰文：Claudia Lopez Lloreda

翻譯：陳振翀

審校：巢栩嘉

引進來源：medicalxpress

本文來自：中國數字科技館