哥伦比亚科学家在小鼠体内发现了控制人体炎症反应的新脑回路

哥伦比亚大学扎克曼研究所的研究人员在小鼠身上进行的一项新研究表明，大脑能够以意想不到的程度指挥免疫系统，能够检测、增强和抑制炎症。

“大脑是我们思想、情感、记忆和感觉的中心，”这项研究的共同第一作者、今天在《自然》杂志上发表的论文的共同第一作者郝金博士说。“得益于电路跟踪和单细胞技术的巨大进步，我们现在知道大脑的功能远不止于此。它监控着身体每个系统的功能。”

未来的研究可以找到针对这一新发现的大脑回路的药物，以帮助治疗因免疫系统失控而导致的多种疾病。

“这一新发现可能为控制炎症和免疫提供一个令人兴奋的治疗途径，”该研究的资深作者、哥伦比亚大学扎克曼研究所首席研究员、霍华德休斯医学研究所研究员 Charles S. Zuker博士说。

Zuker 实验室和其他团队的最新研究揭示了体脑轴的重要性，这是在器官和大脑之间传递数据的重要途径。例如，Zuker 博士和他的同事发现，进入肠道的糖和脂肪会利用体脑轴来驱动对含糖和脂肪食物的渴望和强烈食欲。

“我们发现了身体向大脑通报身体当前状态的所有这些方式，”共同第一作者、Zuker 实验室博士后研究员李孟桐博士说。“我们想了解大脑对身体生物学的了解和控制有多深入。”

科学家们寻找大脑与炎症和先天免疫之间的联系，先天免疫是所有动物共有的防御系统，也是免疫系统最古老的组成部分。适应性免疫系统会记住以前遇到的入侵者，以便在入侵者再次入侵时抵抗入侵者，而先天免疫系统会攻击任何具有细菌共同特征的物质。先天免疫相对简单，因此它对新入侵的反应比适应性免疫更快。

此前的人体研究表明，电刺激迷走神经(连接大脑和身体内部器官的一束数千条神经纤维)可以减少与特定炎症分子相关的反应。然而，关于这种体脑系统的性质，仍有许多未知之处：例如，大脑调节免疫和炎症反应的普遍性、身体和大脑之间选择性沟通的线路、潜在神经回路的逻辑，以及监测和调节炎症的迷走神经和大脑成分的身份。

Zuker 实验室研究了一种能引发先天免疫反应的细菌化合物。科学家发现，给小鼠注射这种分子会激活位于脑干内的孤束尾核(cNST)。cNST 在体脑轴中起着重要作用，是迷走神经的主要靶点。

科学家们发现，用化学方法抑制 cNST 会导致对免疫损伤的炎症反应失控：免疫系统释放的促炎分子水平比正常水平高出三倍多，而抗炎免疫化合物的水平比正常水平低大约三倍。相比之下，人工激活 cNST 会使促炎分子水平降低近 70%，抗炎化学物质水平增加近十倍。

“与恒温器类似，这种新发现的大脑回路有助于增加或减少炎症反应，以保持身体以健康的方式做出反应，”金博士说，他以 Zuker 博士实验室的博士后研究员身份开始了这项研究。金博士现在是国家过敏和传染病研究所的终身研究员。“回想起来，有一个主宰者来控制这一重要反应是有意义的。”

此前对人类迷走神经刺激的研究表明，这一发现并不局限于小鼠。这项新研究可能也符合数千年来关于精神对身体的潜在重要性的思考。

金博士指出：“许多心身影响实际上可能与大脑回路向身体发出信号有关。”

科学家们确定了迷走神经和 cNST 中有助于检测和控制促炎和抗炎活动的特定神经元群。哥伦比亚大学瓦杰洛斯医学院生物化学、分子生物物理学和神经科学教授 Zuker 博士说：“这为了解大脑如何监测和调节身体生理学打开了一扇新的窗户。”