细菌入侵大脑如何

由哈佛大学医学院的研究人员的一项新研究详细的一步一步的级联允许细菌突破大脑的防护层脑膜和大脑造成感染,或脑膜炎、高致命性疾病。

在老鼠身上进行的研究,发表在3月1日自然表明,细菌利用神经细胞在抑制脑膜免疫反应并使感染扩散到大脑。

“我们发现了一个神经免疫轴保护边界的大脑被细菌导致infection-a聪明的策略确保细菌生存和导致广泛的疾病,”研究高级作者艾萨克Chiu说,HMS的免疫学Blavatnik学院副教授。

研究确定了两个核心球员在这个分子发布的一系列事件导致infection-a化学神经细胞和免疫细胞受体被化学。研究实验表明,阻止任何一个可以中断级联,阻止细菌入侵。

如果复制通过进一步的研究,这个新发现可能导致急需治疗这种疾病很难经常留给那些生存严重的神经系统损害。

这样的治疗目标细菌感染的早期关键步骤之前可以传播到大脑深处。

“脑膜最后组织屏障前病原体进入大脑,所以我们必须集中我们的努力治疗发生了什么在这个边界组织,”研究论文的第一作者Felipe Pinho-Ribeiro前邱实验室的博士后研究员,现在圣路易斯华盛顿大学的助理教授。

一种顽固的疾病需要新的治疗方法

超过120万例全球每年发生的细菌性脑膜炎发生根据美国疾病控制和预防中心。如果不治疗,它杀死了七10人的合同。治疗可以减少死亡率三10。然而,在那些生存,五分之一经历严重的后果,包括听力或视力丧失,癫痫、慢性头痛和其他神经问题。

当前therapies-antibiotics感染相关性炎症能够杀死细菌和类固醇,驯服不能抵御疾病的严重后果,特别是治疗启动后期由于延误诊断。Inflammation-reducing类固醇会抑制免疫力,削弱保护进一步加剧感染传播。因此,医生必须要做到一个不稳定的平衡:他们必须控制压抑与类固醇炎症,同时确保这些免疫抑制药物不进一步禁用人体的防御系统。

新疗法的必要性是放大了缺乏普遍的脑膜炎疫苗。许多类型的细菌可引起脑膜炎、和设计所有可能的病原体的疫苗是不切实际的。现有疫苗只制定防范的一些比较常见的细菌导致脑膜炎。疫苗接种建议只对某些高危人群认为细菌性脑膜炎。此外,疫苗保护减弱后数年。

赵和他的同事们一直着迷于细菌之间的相互作用和神经和免疫系统和神经细胞之间的串扰免疫细胞可以沉淀或抵御疾病。赵领导的先前的研究已经表明,神经元之间的相互作用和免疫细胞发挥作用在某些类型的肺炎和flesh-destroying细菌感染。

这一次,赵和Pinho-Ribeiro将注意力转向meningitis-another条件之间的关系,他们怀疑神经和免疫系统发挥作用。

脑膜躺在另一个,三个膜包装大脑和脊髓的保护中枢神经系统的损伤,损伤,感染。最外层的三个layers-called硬脑膜mater-contains疼痛神经检测信号。这种信号的形式可能会机械pressure-blunt力量影响或毒素进入中枢神经系统在血液中。研究人员精确地关注这最外层的网站最初的细菌之间的相互作用和保护边界组织。

最近的研究也显示,硬脑膜港口大量的免疫细胞,免疫细胞和神经细胞存在一次线索旁边抓住了赵和Pinho-Ribeiro的注意。

“谈到脑膜炎,迄今为止,大多数研究侧重于分析大脑反应,但反应meninges-the障碍组织感染begins-have仍然可以理解,”里贝罗说。

当细菌入侵的脑膜中究竟发生了什么?他们如何与免疫细胞定居吗?这些问题仍然没有得到很好的理解,研究者说。

细菌是如何突破大脑的防护层

在这个特殊的研究中,研究者关注两个pathogens-Streptococcus肺炎链球菌agalactiae,人类细菌性脑膜炎的主要原因。在一系列的实验中,研究小组发现,当细菌到达脑膜,病原体引发一系列连锁反应,最终导致传播感染。

首先,研究人员发现,细菌释放毒素脑膜神经元激活疼痛。疼痛神经元的激活细菌毒素,研究人员指出,可以解释严重,强烈的头痛是脑膜炎的一个特点。接下来,激活神经元释放一个信号叫CGRP怎样的化学物质。CGRP怎样连接到一个名为RAMP1的免疫细胞受体。RAMP1特别丰富的巨噬细胞的免疫细胞表面。

一旦化学受体,免疫细胞实际上是禁用的。在正常情况下,巨噬细胞检测细菌的存在,他们春天采取行动攻击,破坏和吞噬他们。巨噬细胞还发出遇险信号到其他免疫细胞提供第二道防线。团队的实验表明,当CGRP怎样得到释放和高度RAMP1巨噬细胞上受体,它在阻止了免疫细胞的招募其他免疫细胞的帮助。因此,细菌扩散,造成广泛的感染。

确认疼痛的细菌诱导激活神经元是禁用的关键的第一步大脑的防御系统,研究人员检查了被感染的老鼠缺乏疼痛神经元会发生什么。

老鼠的大脑神经元没有痛苦发达不那么严重感染时两种类型的细菌感染导致脑膜炎。这些老鼠的脑膜,实验显示,高水平的免疫细胞与细菌作斗争。相比之下,老鼠的脑膜完整疼痛神经元表现出微薄的免疫反应和更少的激活免疫细胞,表明神经元会被细菌破坏免疫保护。

确认CGRP怎样确实是激活信号,研究人员比较了水平的脑膜组织中CGRP怎样感染小鼠完整的疼痛从小鼠神经元和脑膜组织缺乏疼痛神经元。老鼠的大脑细胞缺乏疼痛神经元几乎没有可检测水平的CGRP怎样和一些细菌存在的迹象。相比之下,脑膜细胞感染小鼠完整疼痛神经元表现出明显升高水平的CGRP怎样和更多的细菌。

在另一项实验中,研究人员使用一种化学物质来阻止RAMP1受体,阻止它与CGRP怎样交流,释放出来的化学激活疼痛神经元。RAMP1拦截器工作前预防性治疗感染,治疗后感染发生。

老鼠RAMP1阻滞剂使用显示脑膜减少细菌的存在。同样,老鼠接受RAMP1阻滞剂在感染后数小时之后,定期症状轻,更清除的能力细菌,而未经处理的动物。

一条通往新的治疗方法

实验表明药物块RAMP1可以让免疫细胞CGRP怎样或正确地履行各自的职责,提高大脑的边界防御。

化合物RAMP1在块CGRP怎样和广泛使用的药物来治疗偏头痛,一个条件被认为起源于脑膜层顶部,硬脑膜。这些化合物可能成为新的药物来治疗脑膜炎的基础?研究人员说这是一个问题值得进一步调查。

一行的未来的研究可以检查是否CGRP怎样和RAMP1阻滞剂可用于配合抗生素治疗脑膜炎和增强保护。

“任何我们发现可能影响治疗脑膜炎在感染的早期阶段疾病升级和蔓延之前可以帮助减少死亡率或减少后续伤害,“Pinho-Ribeiro说。

更广泛地说,免疫细胞和神经细胞之间的直接身体接触的脑膜为研究提供了诱人的新途径。

”必须有一个进化原因巨噬细胞和痛苦神经元存在紧密合作,”赵说。“与我们的研究中,我们收集发生在细菌感染的设置,但除此之外,它们如何相互作用在病毒感染在肿瘤细胞的存在,或脑损伤的设置?这些都是重要的和迷人的未来的问题。”

赵和里贝罗发明家在美国专利申请2021/0145937A1,”方法和成分治疗微生物感染”,其中包括针对CGRP怎样治疗感染及其受体。