感觉细胞品尝脑脊液以对抗脑部感染
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近年來,研究人員強調了人體意想不到的區(qū)域存在感覺受體。例如,在肺組織中,味覺感受器會導致氣道在苦味物質存在時松弛。在大腦、心臟、腎臟、膀胱或鼻腔上皮細胞中發(fā)現(xiàn)了甜味受體。但它們的功能并不總是很清楚。
“哈佛大學的研究表明,當細菌侵入皮下組織時,皮膚中的感覺細胞可以幫助抵抗感染,”巴黎腦研究所脊髓感覺信號小組負責人克萊爾懷亞特說。“同樣的現(xiàn)象發(fā)生在呼吸道感染的情況下:纖毛細胞檢測到病原菌的蹤跡并引發(fā)炎癥反應。我們想找出中樞神經系統(tǒng)中是否存在類似的保護系統(tǒng)。”
為此,研究人員研究了位于脊髓中央管壁上的感覺細胞的作用。它們被稱為腦脊液接觸神經元,簡稱 CSF 神經元,在脊椎動物物種中數(shù)量眾多。這些神經元可以實時檢測脊柱彎曲度,并使用此信息調整身體姿勢以完成具有挑戰(zhàn)性的運動任務。在過去的 10 年里,克萊爾·懷亞特 (Claire Wyart) 的團隊已經證明,這種檢測系統(tǒng)可以優(yōu)化身體活動期間的姿勢和運動。但它也會在整個生命、成長和衰老過程中調整脊柱的形狀。
“我們懷疑這些神經元與腦膜炎有關,腦膜炎是一種以腦膜炎癥為特征的疾病——腦膜是包裹大腦和脊髓的膜,”她解釋道。“特別是在肺炎球菌性腦膜炎中,致病菌肺炎鏈球菌會侵入從腦室循環(huán)到脊髓中央管的腦脊液……恰恰是與腦脊液接觸的神經元所在的位置。受感染的患者還表現(xiàn)出明顯的頸部僵硬;如果不加以治療,這會導致一種特征性的姿勢變化,稱為角弓反張,在這種情況下,背部會過度拱起。有了所有這些線索,我們必須進行調查。”
為了解這些細胞在肺炎球菌性腦膜炎中的作用,研究人員使用了該疾病的動物模型。在將肺炎鏈球菌注射到斑馬魚幼蟲的后腦后,他們觀察到動物腦膜炎的癥狀讓人聯(lián)想到疾病晚期的臨床表現(xiàn)。特別是,這條魚有異常的背彎曲和癲癇樣發(fā)作。
“我們發(fā)現(xiàn),一旦致病菌進入腦脊液并侵入脊髓的中央管,CSF 神經元就會異常活躍,”Wyart 說。此激活的指標?大量的鈣瞬變。一旦感覺神經元暴露于肺炎鏈球菌的分泌物(被認為是苦味物質),研究人員還在體外觀察到這些瞬變。
“CSF 神經元表達味覺感受器;它們確實嘗到了苦味!我們知道苦味感受器在口腔免疫中起著重要作用,因為它們會在攝入前檢測到受污染的食物。但并不是說它們與腦部感染有關,”研究人員說。
“這些感覺神經元令人驚訝:在感染期間,它們會嘗到腦脊液的味道,通過苦味受體發(fā)現(xiàn)入侵的細菌,然后增加細胞因子和其他參與先天免疫的蛋白質的表達——這是抵御病原體的第一道防線。”
為了驗證接觸神經元是否有助于肺炎球菌感染的免疫反應,研究人員在斑馬魚幼蟲中去除了它們——縮短了它們的壽命并增加了它們體內的細菌水平。
病
肺炎鏈球菌是社區(qū)傳播腦膜炎的最常見原因。據(jù)世界衛(wèi)生組織稱,這種疾病每年影響約 500,000 人,并與高死亡率有關,尤其是在撒哈拉以南非洲地區(qū)。在可提供疫苗的工業(yè)化國家,它的年發(fā)病率為每 100,000 人 13 例。此外,它還會因感染和宿主的炎癥反應而導致腦損傷。
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總結
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