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白細胞在大腦發育中的新作用

是否可以在大腦中發現白細胞一直是一個有爭議的問題,它們可能正在做的事情完全是個謎。在由Cell發表的一項開創性研究中,由Adrian Liston教授(英國VIB-KU魯汶,比利時和巴伯拉罕研究所)領導的國際科學家團隊描述了在小鼠和人腦中發現的一組專門的大腦駐留免疫細胞,并且表明白細胞的存在對于小鼠正常的大腦發育至關重要。

就像高度設防的總部一樣,我們的大腦也受到特殊保護,可防止人體其余部分通過血腦屏障循環流動。這種高度選擇性的邊界可確保從血液到大腦的通道受到嚴格調節。

血腦屏障還使大腦與人體的免疫系統分離,這就是為什么它擁有自己的常駐免疫細胞(稱為小膠質細胞)的原因,該細胞觸發炎癥和組織修復。小膠質細胞在胚胎發育過程中到達大腦,隨后種群變得自我更新。

然而,已經發現白細胞是我們免疫系統的一部分,它在多種腦疾病中起作用,包括多發性硬化癥,阿爾茨海默氏病和帕金森氏病或中風。是否也可以在健康的大腦中發現白細胞,以及它們在那里可能正在做什么,一直是人們爭論的焦點。由Adrian Liston教授(巴布拉漢姆學院魯汶大學,VIB-KU魯汶)領導的跨學科研究團隊著手尋找答案。

大腦中的白細胞

“對白細胞的誤解源于它們的名字,”奧伯特·伯頓(Oliver Burton)博士(巴布拉漢姆研究所)解釋道。“這些'免疫細胞'不僅存在于血液中。它們還在我們的身體中不斷循環并進入我們的所有器官,包括-事實證明-大腦。我們只是剛剛開始發現白血球。細胞離開血液后就會起作用。這項研究表明,它們起到了中介的作用,將信息從身體的其余部分傳遞到大腦環境。”

該小組對小鼠和人腦組織中存在的少量但截然不同的大腦駐留T輔助細胞進行了定量和表征。T細胞是一種特殊類型的白細胞,專門用于掃描細胞表面以尋找感染跡象并觸發適當的免疫反應。新技術使研究人員能夠更詳細地研究這些細胞,包括循環T細胞進入大腦并開始發展駐留于大腦的T細胞特征的過程。

卡洛斯·羅卡(Babraham Institute)博士:“科學正在變得越來越多學科化。在這里,我們不僅從免疫學,神經科學和微生物學方面引進專業知識,而且還從計算機科學和應用數學領域引進專業知識。新的數據分析方法使我們能夠對我們在大腦中發現的白細胞的生物學有了更深的了解。”

進化角色

科學家發現,當大腦中不存在T輔助細胞時,老鼠大腦中的常駐免疫細胞-小膠質細胞仍然懸浮在胎兒和成年發育狀態之間。觀察到,缺乏腦T細胞的小鼠表現出多種變化。該分析指出,駐留于大腦的T細胞在大腦發育中具有重要作用。如果T細胞參與小鼠的正常大腦發育,那么人類是否也一樣?

Liston說:“在小鼠中,免疫細胞在出生時進入的浪潮觸發了大腦發育的轉變。”“盡管人類的妊娠時間比小鼠要長得多,但我們不知道免疫細胞進入大腦的時間。這是在出生前發生的嗎?會推遲到出生后嗎?進入時間的變化是否有助于人類增強的認知能力的演變?”

這些發現為大腦與我們的免疫系統如何相互作用提出了一系列全新的問題。博士說:“從事這個項目真的非常令人興奮。我們正在學習很多有關免疫系統如何改變大腦以及大腦如何改變免疫系統的知識。兩者之間的聯系比我們以前想象的要緊密得多。” Emanuela Pasciuto(VIB-KU魯汶)

Liston說:“這項研究還與腸道微生物組建立了聯系。“腸道中的細菌與不同的神經系統疾病之間現在存在多種聯系,但對它們之間的聯系沒有任何令人信服的解釋。我們證明白細胞已被修飾通過腸道細菌,然后將這些信息帶入大腦。這可能是腸道微生物組影響大腦的途徑。”

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