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脑-脾神经环路控制抗体免疫应答的新机制
2020年4月29日,《自然》杂志在线发表了清华大学医学院、免疫学研究所祁海课题组、上海科技大学胡霁课题组、清华大学麦戈文脑科学研究所钟毅课题组的合作论文,题目是“受行为影响的脑活动调控体液免疫应答”(Brain control of humoral immune responses amenable to behavioural modulation)。通过小鼠模型,该研究发现了一条从大脑杏仁核和室旁核CRH神经元到脾内的神经通路——这条通路促进疫苗接种引起的抗体免疫应答,并可通过响应躯体行为刺激对免疫应答进行不同调控。据作者介绍,这是迄今发现的第一条解剖学明确、由神经信号传递而非内分泌激素介导的、中枢神经对适应性免疫应答进行调控的通路,它的发现为神经免疫学研究拓展出了一个新方向。 “勤動”与增强免疫的中枢神经核团与环路 首先,研究者开发了一种新型去除小鼠脾神经的手术,发现这种小鼠在疫苗接种后所能产生的浆细胞(抗体分泌细胞)数量有明显缺陷,暗示了脾神经冲动信号对B细胞应答有促进作用。通过药理学、遗传学实验,他们继而发现B细胞表达乙酰胆碱9受体对脾神经的这个促进作用不可或缺。通过体内细胞剔除实验,研究者发现在肾上腺素能的脾神经和需要感知乙酰胆碱的B细胞之间,最可能起到了“换元”作用的,是新近发现的可感受去甲肾上腺素而分泌乙酰胆碱的T细胞。 进一步,作者通过伪狂犬病毒逆行追踪,发现脾神经与室旁核(PVN)、中央杏仁核(CeA)有连接。这两个区域的功能与应激、恐惧反应紧密相关,而两处共有的一类神经元是表达CRH(促肾上腺皮质激素释放激素)的神经元。CRH神经元是掌控垂体-肾上腺轴的上游神经元,其激活可导致肾上腺大量释放糖皮质激素,调整机体应激,抑制免疫系统活动。这个已知抑制免疫的内分泌功能,不能解释作者看到的免疫增强的现象。但会不会CRH神经元还可以直接操控脾神经,通过神经通路传导免疫增强的信号来促进浆细胞的产生呢? 为检验这一假说,研究者通过光遗传学实验,发现刺激CeA/PVN的CRH神经元后几秒钟之内就会记录到脾神经的电信号明显加强,证明CeA/PVN与脾间的确有通路连接(图1)。进而,作者通过CRH神经元剔除、DREADD化学遗传学抑制及激活的方法,证明 CeA/PVN CRH神经元活性对应调控了脾内B细胞应答产生浆细胞的过程。 图1 光遗传学实验证明CeA/PVN CRH 神经元与脾神经的连接 自主神经活动可以受外界环境及行为的影响。那么,有没有行为可以刺激这条脑-脾神经轴从而增强免疫应答呢?作者通过监测小鼠在不同行为范式下 CeA/PVN 的 CRH 神经元活动发现,一个他们新开发的“孤立高台站立”(elevated platform standing,如图2和视频)行为可以同时激活这两个核团的CRH神经元。 自主神经活动可以受外界环境及行为的影响。那么,有没有行为可以刺激这条脑-脾神经轴从而增强免疫应答呢?作者通过监测小鼠在不同行为范式下 CeA/PVN 的 CRH 神经元活动发现,一个他们新开发的“孤立高台站立”(elevated platform standing,如图2)行为可以同时激活这两个核团的CRH神经元。 图2 孤立高台站立模式图 更重要的是,抗原接种后第二周里,每天经历这个行为范式两次,小鼠抗原特异的抗体就可以增加约70%。这种行为增强抗体应答的效果,依赖于CRH神经元、依赖于脾神经、并且需要B细胞表达的乙酰胆碱受体。虽然高台站立可以看作是一种应激范式,但并非所有导致应激状态的行为都能增强免疫。作者测试了神经生物学研究中常用的捆绑模型,发现这一范式更强烈而持久激活PVN的CRH神经元,但抑制 CeA 的 CRH 神经元,致使机体持续产生高水平的糖皮质激素,对免疫应答产生了抑制作用。 至此,研究者在这项研究里鉴定、证明了一条对适应性免疫具有增强功能的脑-脾神经轴,揭示了CRH神经元的双重免疫调节功能——经典已知的垂体-肾上腺神经内分泌免疫抑制作用和新发现的经神经环路直接作用于脾的免疫增强作用。 神经免疫学方兴未艾,目前的主要方向包括:以CNS和外周神经为靶器官,研究组织固有的小胶质细胞和招募而至的免疫细胞在系统稳态与病变中的作用;研究中枢及外周神经与淋巴器官和屏障组织(肠上皮等)里固有免疫细胞(巨噬细胞、ILC等)的信号交互与功能互调等。刚刚发表的这一新工作,使研究者认识到淋巴细胞介导的适应性免疫应答也可以受到中枢-外周神经环路的直接调控,以及通过躯体行为正向调节免疫应答的一个生物学基础。 针对最后一点,祁海特别指出,锻炼身体(躯体运动)可以增强“免疫力”,这个几乎所有人或多或少都接受的常识性结论,其背后的科学依据其实远不清楚。他认为,他们发现的脑-脾轴可能为此提供了一个环路方面的解释。我们适度锻炼,可能如同小鼠的EPS,恰到好处地刺激了CeA和PVN的CRH神经元,增进了浆细胞和抗感染抗体的生成。相反,频繁马拉松跑后人们易于感冒,可能是过度应激导致的免疫抑制超越了免疫增强效果。祁海猜测,未来通过神经免疫学的进一步研究,应该可能在特定神经元、神经环路水平定量描述、评价不同锻炼方式、不同躯体运动形式、乃至不同“冥想”“禅修”过程对免疫系统的影响,从而帮助我们为加强“免疫力”而正确选择锻炼或其他增进健康的方式提供更明确的科学依据。这也是题图“勤動”所表达的愿景。 清华-北大生命科学联合中心2013级博士生张旭、清华生命学院2016级博士生雷博、上海科技大学2015级博士生袁媛、清华PTN项目2016级博士生张厉为本文的共同第一作者。该得到科技部和国家自然科学基金委科研基金的支持。祁海课题组还得到北京市科委、清华-北大生命科学联合中心、清华大学免疫学研究所、北京生物结构前沿研究中心、北京市慢性病免疫学研究重点实验室的支持。钟毅课题组得到清华麦戈文脑科学研究所的支持。另外,中国科学院武汉数学物理研究所徐福强课题组、清华大学药学院廖学斌课题组、首都医科大学孙文智课题组为本研究的顺利开展和完成作出了重要贡献。 论文链接: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2235-7
清华大学 2021-04-11
表达猪细小病毒VP2基因的重组伪狂犬病毒及疫苗
研发阶段/n该发明涉及人工构建的伪狂犬病毒(pseudorabiesvirus,PrV)和猪细小病毒(porcineparvovirus,PPV)的主要结构基因VP2。在缺失了主要毒力基因(TK)和病毒增殖非必需基因(gG)的伪狂犬病毒基因组中,定位插入猪细小病毒的VP2基因,使其位于伪狂犬病毒的强晚期启动子下游,插入的外源基因编码的蛋白具有良好的免疫原性,可以刺激猪产生抵抗猪细小病毒和猪伪狂犬病毒两种强毒攻击的保护性免疫反应。该发明还包括重组的伪狂犬病毒Pseudorabiesvirus,Hzau
华中农业大学 2021-01-12
清华大学心理学系孙沛课题组揭示新冠疫情后民众的心理健康变化及保护/风险因素
社科学院心理学系孙沛副教授课题组研究使用潜变量混合增长模型,纵向分析了湖北居民的抑郁、焦虑和创伤后应激障碍症状,通过拉索逻辑回归与重复交叉验证建立对心理健康轨迹的预测模型,解决了潜变量混合增长模型的模型不能收敛的问题。
清华大学 2022-02-16
【新华网】聚焦高博会|“新农科·新农人·新担当”——现代化大农业建设产教对话论坛举行
在第63届中国高等教育博览会期间,以“新农科·新农人·新担当”为主题的现代化大农业建设产教对话论坛在长春举办
新华网 2025-05-24
用于艾滋病基因治疗的 CRISPR/Cas9 重组慢病毒载体及其慢病毒
本发明属于医药及生物工程领域,涉及一种可用于艾滋病基因治疗的 CRISPR/Cas9 重组慢病毒载体 及其慢病毒,该重组慢病毒载体由慢病毒载体 lentiCRISPR 用 BsmBI 酶切后,连入带 BsmBI 粘性末端 的 CXCR4 特异靶序列重组而得,获得的 CRISPR/Cas9 重组慢病毒载体能够在艾滋病毒辅助受体 CXCR4 的 4&nbs
武汉大学 2021-04-14
中草药碳点抗病毒研究
近日,国际学术期刊Small刊载了华中农业大学理学院梁建功教授课题组和动科动医学院肖少波教授课题组合作发表的题为“Glycyrrhizic‐Acid‐Based Carbon Dots with High Antiviral Activity by Multisite Inhibition Mechanisms”的研究论文,该研究合成了具有高生物相容性及高抗病毒活性的甘草酸碳点,并揭示了碳点的抗病毒机制。中草药在抗病毒领域具有广阔的应用前景,在最近爆发的新型冠状病毒肺炎的治疗过程中,中草药的参与度超过80%。然而,单一成分的中草药抗病毒效果往往不高,且存在一定的毒副作用,如何进一步提高中草药的抗病毒效果,降低其毒副作用,成为该领域需要解决的一个关键科学问题。甘草酸碳点抗病毒机制示意图该研究利用水热合成技术,成功将中草药甘草的活性成分——甘草酸转化为具有良好生物相容性及高的抗病毒活性的甘草酸碳点(Gly-CDs)。研究发现,Gly-CDs不仅可与病毒多靶点结合从而抑制病毒的入侵过程,还可通过刺激细胞天然免疫信号通路、抑制活性氧、调控细胞内宿主限制性因子等途径抑制病毒的复制过程,其对病毒的最大抑制效果可达5个滴度以上。Gly-CDs对猪繁殖与呼吸综合征病毒(动脉炎病毒科)、猪伪狂犬病毒(疱疹病毒科)及猪流行性腹泻病毒(冠状病毒科)均具有良好的抑制效果。华中农业大学理学院/资环学院博士研究生童婷为论文第一作者,梁建功教授、肖少波教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(31490602, 31772785)及国家重点研发计划(2016YFD0500105)等基金的资助。
华中农业大学 2021-04-10
新型冠状病毒肺炎诊疗快速指南
2020年1月22日,华中科技大学附属同济医院专家组根据包括华中科技大学附属同济医院在内的武汉各大医疗机构诊治的第一批患者的第一手资料制定了《新型冠状病毒肺炎诊疗快速指南》(简称《指南》)。 《指南》内容包括新型冠状病毒肺炎究竟有什么症状,如何检测,如何确认,如何治疗,怎样做好个人防护,出院后需要注意什么等内容:新型冠状病毒病原学特点;起病以发热为主要表现;发热患者合并哪些症状要怀疑被感染;新型冠状病毒肺炎需要鉴别的疾病;抗病毒药、抗菌药物以及激素应用需要注意;老人、孕产妇病情进展相对更快;出院患者要按时随访。
华中科技大学 2021-04-10
武汉出行禁令对病毒传播对研究
从2019年12月开始,中国卫生部门一直在密切监测湖北省武汉市的一系列肺炎病例。在受影响的个体中引起病毒性肺炎的病原体是新的冠状病毒SARS-CoV-2。截至2020年3月3日,中国大陆共发现并确诊80,151例;在国际上,在72个国家中发现并确诊的病例超过10,566例。在这项工作中,研究人员模拟了新型冠状病毒病(COVID-19)在国内和国际的传播,同时该研究估算了2020年2月上旬武汉实施的旅行禁令和一些国家所采用的国际旅行限制的影响。为了模拟COVID-19暴发的国际传播,该研究使用了全球流行和流动模型(GLEAM),这是一个基于个体,随机和空间的流行模型。GLEAM使用与真实世界数据集成的元人口网络方法,将世界分为围绕主要交通枢纽的子人口。该模型包括大约200个不同国家和地区的3200多个子种群。在每个亚人群中,COVID-19在人与人之间的传播均使用该疾病的区室表示来建模,其中个体可以占据以下状态之一:易感性(S),潜伏性(L),传染性(I)和已删除(R)。该模型生成了一组可能的流行病场景,这些场景由新产生的感染数,每个亚人群中疾病的到达时间以及传播感染的携带者数来描述。该研究假设疫情的开始日期在11/15/2019至12/1/2019之间,其中40例是由人畜共患病引起的。通过使用近似贝叶斯计算方法来校准传播动态,从而估计基本繁殖数R0。
复旦大学 2021-04-10
新型冠状病毒的快速诊断研究
成果介绍本成果拟采用干式荧光免疫层析、电化学、分子诊断等检测技术,将陆续研发完成PCT/CRP检测试剂盒(干式荧光免疫层析法)、SAA/CRP检测试剂盒(干式荧光免疫层析法)、凝血时间检测试剂盒(电化学法)、新型冠状病毒(2019-nCoV)核酸检测试剂盒(RT-PCR荧光探针法)等项目及对应的干式荧光免疫层析、电化学手持式检测仪器。技术创新点及参数本成果计划采用免疫POCT+分子诊断的方法对新型冠状病毒进行筛查诊断和治疗监测。前期采用手持式免疫POCT产品对CRP/PCT/SAA三个炎症指标进行快速检测,判断是否为病毒感染,而后采用《新型冠状病毒核酸检测试剂盒(RT-PCR荧光探针法)》对病人样本中的病毒核酸进行检测,判断是否有新型冠状病毒的感染;确诊为感染阳性后,在日常治疗过程中,利用手持式仪器快速检测感染情况、监测病人CRP/PCT/SAA炎症指标、凝血状态的变化情况,分析治疗方案是否合理。出院前,再对病人进行新型冠状病毒核酸检测,判断是否感染阴性。该项目可以对感染疑似病例全流程进行监控,包含了初筛排除、核酸确诊、日常监测、出院检查四个过程。市场前景该技术是依托基因芯片(依赖进口,国内无法生产),通过碱基互补的原理,在引物或探针上标记可检测的物质,将所需的探针挂载于基因芯片上,与待检样品进行杂交,通过杂交的信号进行结果判读,其中挂载的好坏体现出了高校科研力量。其核心的挂载工艺,可以针对不同的疾病检测要求挂载不同探针,非常具有普适性,目前针对新型冠状病毒已经和江苏一家企业对接并着手产品化,但挂载技术类似汽车组装技术,可以作为重点推广对象对接其他类似需求的厂家,快速提升各地方诊断设备自给能力。
东南大学 2021-04-11
新型冠状病毒的快速诊断研究
本项目拟采用干式荧光免疫层析、电化学、分子诊断等检测技术,将陆续研发完成PCT/CRP检测试剂盒(干式荧光免疫层析法)、SAA/CRP检测试剂盒(干式荧光免疫层析法)、凝血时间检测试剂盒(电化学法)、新型冠状病毒(2019-nCoV)核酸检测试剂盒(RT-PCR荧光探针法)等项目及对应的干式荧光免疫层析、电化学手持式检测仪器。 本项目计划采用免疫POCT+分子诊断的方法对新型冠状病毒进行筛查诊断和治疗监测。前期采用手持式免疫POCT产品对CRP/PCT/SAA三个炎症指标进行快速检测,判断是否为病毒感染,而后采用《新型冠状病毒核酸检测试剂盒(RT-PCR荧光探针法)》对病人样本中的病毒核酸进行检测,判断是否有新型冠状病毒的感染;确诊为感染阳性后,在日常治疗过程中,利用手持式仪器快速检测感染情况、监测病人CRP/PCT/SAA炎症指标、凝血状态的变化情况,分析治疗方案是否合理。出院前,再对病人进行新型冠状病毒核酸检测,判断是否感染阴性。
东南大学 2021-04-10
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