神经系统并不仅仅是检测沙门氏菌的存在,它积极帮助身体抵御:研究
哈佛医学院的一项最新研究发现,在小鼠的肠道神经不仅仅沙门氏菌的存在感但积极预防感染的危险细菌通过部署两条防线。
这项研究将发表在12月5日细胞,投在一个新的光的经典视图神经系统仅仅是一个监督机构,地点危险和警告身体它的存在。结果表明,通过直接干扰沙门氏菌感染肠道的能力,神经系统既是一个探测器的危险,一个后卫。
“我们的结果显示神经系统不仅仅是一个简单的sensor-and-alert系统,”艾萨克neuro-immunologist Chiu说,这项研究的首席研究员和助理教授Blavatnik学院哈佛大学医学院免疫学。“我们发现神经细胞在肠道去超越。调节肠道免疫力,维持肠道内稳态,并提供积极预防感染。”
具体来说,实验表明,痛觉神经元嵌入在小肠和下细胞称为激活肠道集合淋巴结的存在沙门氏菌,一种食源性细菌负责全球四分之一的细菌性腹泻病。
一旦激活,神经使用两个防守策略防止细菌感染肠道和身体的其他部位蔓延。首先,他们调节细胞盖茨允许微生物和各种物质在小肠。其次,他们促进保护肠道微生物的数量称为SFB(分段丝状细菌),这是小肠微生物组的一部分。
细菌在我们的神经
在正常情况下,派尔集合淋巴结淋巴及免疫组织的patches-clusters发现只在墙上的小intestine-scan环境,样品物质,并确定什么可以进入小肠。执行这个函数,镶嵌着microfold肠道集合淋巴结细胞,或M细胞,细胞通道打开和关闭调节大量物质和微生物进入小肠。M细胞的主要入口点,沙门氏菌和其他危险的细菌利用入侵小肠。为此,肠道沙门氏菌细菌注入到转录因子刺激肠道细胞成为M细胞。接下来,依附于沙门氏菌糖坐在M细胞细胞盖茨和使用它的触角道具的大门打开。然后细菌摆动进入小肠。
理解在感染保护内脏痛觉神经元的作用,研究者将老鼠并没有他们如何回应沙门氏菌。一组小鼠完整的肠道神经元,另一组有这些神经元基因禁用或删除,和另一个群让他们化学禁用。
实验表明,在沙门氏菌,肠道神经元释放一种名为CGRP怎样的神经化学物质,来反击,减缓M细胞分化,从而减少沙门氏菌可以使用入口点的数量。此外,实验表明,肠道神经元发射另一种形式的防御。通过释放CGRP怎样,他们促进SFB microbes-microorganisms的存在,在执行其他有益的功能,也防止沙门氏菌入侵。正是他们如何还不清楚,但赵和他的同事们说一个合理的机制可能是SFB利用其小钩子依附到肠壁,形成的涂层,盾牌对致病细菌。
防御机制运行可靠地在小鼠完整的肠道神经元。不是这样的,然而,在动物缺乏这些肠道神经元。的确,与灭活老鼠神经元肠活检显示他们的派尔集合淋巴结补丁更密集渗透的沙门氏菌比动物更完整的神经元。neuron-deficient动物也有更少的保护SFB微生物在他们的勇气。不足为奇的是,这些老鼠生病从沙门氏菌速度更大,更广泛的疾病比老鼠与完整的神经纤维。
“越来越明显,神经系统直接与病原体相互作用以不同的方式影响免疫力,”赵说。“细菌从字面上做我们的神经。”
这些发现符合过去的研究由赵的小组展示强大的三方相互作用感染和神经和免疫系统。但与新发现,先前的研究表明,神经系统,有时,是利用传染性生物体对他们有利。例如,赵的先前的研究发现,肺可以改变神经免疫反应严重肺部感染细菌金黄色葡萄球菌,俗称葡萄球菌。在另一项研究中,赵的研究小组发现,这种细菌会导致肉病劫持神经来抑制免疫防御和削弱人体的抵抗力。
一个多样化的曲目
这项新发现添加到越来越多的知识表明,神经系统有一个曲目远远超过信号与大脑。
“我们的研究结果说明一个重要的神经系统和免疫系统之间的相声,”研究论文的第一作者说妮可Lai研究员在赵免疫学实验室。“这显然是一个双向高速公路系统发送消息和相互影响来调节保护性反应期间感染。”
事实上,肠道包含很多神经,它经常被称为第二大脑。作为一个警报系统旨在警告的迫在眉睫的威胁,神经系统超速行为。因此,这些新发现,研究人员说,表明进化用于添加保护利用这个特性。
“如果你仔细想想,神经系统参与免疫是一个进化的智能方法保护肠道感染,再利用现有的功能,”赵说。
研究人员说他们的发现也可能有助于解释以前的观测显示,使用opioids-which沉默痛觉神经纤维和其他nerve-modulating药物可以让人更容易感染。
“如果你降低神经信号,以减少疼痛,你可能无意中也抑制他们的保护能力,”赵说。“我们的观察支持这个想法。”
肠道神经元和守门M细胞之间的相互作用是一个成熟的未来的研究领域,研究小组说,因为M细胞分子的大门小肠——还利用其他生物造成严重的人类疾病,包括细菌大肠杆菌、志贺氏杆菌、鼠疫的朊病毒、自动传输的错误折叠蛋白质的聚集会导致罕见但普遍致命的神经退行性条件。
结果也指出了一种可能的治疗途径,包括调节神经信号促进肠道免疫或肠道炎症。
“我们的想法是,如果我们能以某种方式刺激这些保护肠道神经元与药物或模仿他们的活动,我们可以激活免疫反应,提高机体抵御感染的能力,”赵说。
