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感觉细胞品尝脑脊液以对抗脑部感染  第1张

近年来,研究人员强调了人体意想不到的区域存在感觉受体。例如,在肺组织中,味觉感受器会导致气道在苦味物质存在时松弛。在大脑、心脏、肾脏、膀胱或鼻腔上皮细胞中发现了甜味受体。但它们的功能并不总是很清楚。

“哈佛大学的研究表明,当细菌侵入皮下组织时,皮肤中的感觉细胞可以帮助抵抗感染,”巴黎脑研究所脊髓感觉信号小组负责人克莱尔怀亚特说。“同样的现象发生在呼吸道感染的情况下:纤毛细胞检测到病原菌的踪迹并引发炎症反应。我们想找出中枢神经系统中是否存在类似的保护系统。”

为此,研究人员研究了位于脊髓中央管壁上的感觉细胞的作用。它们被称为脑脊液接触神经元,简称 CSF 神经元,在脊椎动物物种中数量众多。这些神经元可以实时检测脊柱弯曲度,并使用此信息调整身体姿势以完成具有挑战性的运动任务。在过去的 10 年里,克莱尔·怀亚特 (Claire Wyart) 的团队已经证明,这种检测系统可以优化身体活动期间的姿势和运动。但它也会在整个生命、成长和衰老过程中调整脊柱的形状。

“我们怀疑这些神经元与脑膜炎有关,脑膜炎是一种以脑膜炎症为特征的疾病——脑膜是包裹大脑和脊髓的膜,”她解释道。“特别是在肺炎球菌性脑膜炎中,致病菌肺炎链球菌会侵入从脑室循环到脊髓中央管的脑脊液……恰恰是与脑脊液接触的神经元所在的位置。受感染的患者还表现出明显的颈部僵硬;如果不加以治疗,这会导致一种特征性的姿势变化,称为角弓反张,在这种情况下,背部会过度拱起。有了所有这些线索,我们必须进行调查。”

为了解这些细胞在肺炎球菌性脑膜炎中的作用,研究人员使用了该疾病的动物模型。在将肺炎链球菌注射到斑马鱼幼虫的后脑后,他们观察到动物脑膜炎的症状让人联想到疾病晚期的临床表现。特别是,这条鱼有异常的背弯曲和癫痫样发作。

“我们发现,一旦致病菌进入脑脊液并侵入脊髓的中央管,CSF 神经元就会异常活跃,”Wyart 说。此激活的指标?大量的钙瞬变。一旦感觉神经元暴露于肺炎链球菌的分泌物(被认为是苦味物质),研究人员还在体外观察到这些瞬变。

“CSF 神经元表达味觉感受器;它们确实尝到了苦味!我们知道苦味感受器在口腔免疫中起着重要作用,因为它们会在摄入前检测到受污染的食物。但并不是说它们与脑部感染有关,”研究人员说。

“这些感觉神经元令人惊讶:在感染期间,它们会尝到脑脊液的味道,通过苦味受体发现入侵的细菌,然后增加细胞因子和其他参与先天免疫的蛋白质的表达——这是抵御病原体的第一道防线。”

为了验证接触神经元是否有助于肺炎球菌感染的免疫反应,研究人员在斑马鱼幼虫中去除了它们——缩短了它们的寿命并增加了它们体内的细菌水平。

肺炎链球菌是社区传播脑膜炎的最常见原因。据世界卫生组织称,这种疾病每年影响约 500,000 人,并与高死亡率有关,尤其是在撒哈拉以南非洲地区。在可提供疫苗的工业化国家,它的年发病率为每 100,000 人 13 例。此外,它还会因感染和宿主的炎症反应而导致脑损伤。

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