MIND-BODY

一些科学家把免疫系统称为第七感，”美国国家过敏和传染病研究所(NIAID)的神经免疫学家金浩博士说。

这是任何一个患过普通感冒的人都能理解的比较。就像我们的传统感官帮助我们感知外部世界并与之互动一样，我们的免疫系统——一个由细胞、组织和器官组成的复杂网络——帮助我们感知并应对内部环境中的威胁。

而且，我们都知道，这并不总是一种愉快的经历。当细菌或病毒侵入我们的身体时，我们的免疫系统就会开始行动，释放促炎分子，招募免疫细胞进行战斗。这会引发常见的炎症症状，比如发烧或肿胀——所有这些都是为了给入侵者创造一个不适宜的环境。这是一种微妙的平衡:过多的炎症会损害健康组织，导致慢性自身免疫性疾病，而过少的炎症会让我们容易受到感染和疾病。

科学家们在了解免疫细胞和控制免疫的身体反应方面取得了重大进展。然而，大脑是否以及如何调节炎症还不清楚，尽管有有力的证据表明炎症确实会影响大脑。现在，金博士和他的同事们，包括哥伦比亚大学(Columbia University)著名神经生物学家查尔斯·祖克(Charles Zuker)博士，提出了一个问题:“大脑是如何影响免疫力的?”

今年5月，他们报告说，在脑干中发现了几组神经元，他们称之为身体-大脑免疫反应的“变阻器”:把它转向一个方向，炎症就会上升;再转一次，它就下来了。这项发表在《自然》杂志上的研究对治疗从糖尿病到关节炎等引起过度炎症反应的疾病具有重大意义。这些发现也重塑了我们对免疫反应的理解:免疫反应不是局部的行动号召，而是一个更遥远的管理者在发号施令。

深入脑-体连接

金博士说，他和祖克博士首先研究的是哺乳动物味觉的神经生物学，即产生味觉的化学物质如何激活驱动行为的特定神经元:继续吃或不继续吃。例如，祖克实验室发现，负责酸味的神经元也会让哺乳动物对这些酸性味道产生负面反应——这是一种确保你不会摄入像汽车酸这样的东西的简便方法。他们开始发现大脑处理味觉信号的方式与对人体免疫系统威胁的反应方式之间的相似之处。

“我们痴迷于不同的口味是如何通过特殊的途径与大脑交流的，”金博士说。“我们花了数年时间研究大脑是如何检测味道和营养信号的——它们是化学物质——并将它们转化为行为和行动。由于免疫系统也依赖于化学物质，我们想知道我们是否可以使用研究味觉的相同方法来了解大脑在调节免疫反应中的作用。”

炎症“变阻器”

研究人员首先用细菌感染小鼠，诱导免疫反应。然后，他们将这些感染小鼠的大脑活动与只接受生理盐水的对照组进行了比较。他们注意到脑干内沿迷走神经的神经活动显著增加，迷走神经是一条连接脑干与心脏、肺、胃和肠等器官的长神经通路。

通过混合使用化学和遗传方法，他们直接影响了这条神经通路。阻断它导致不受控制的炎症，与接受相同细菌注射但仍与迷走神经连接完整的对照小鼠相比，促炎分子激增超过300%。相比之下，与没有接受同样干预的感染小鼠相比，人工激活神经元减少了70%的促炎化学物质。

这些实验清楚地表明脑干神经元可以直接调节炎症反应。然后，研究人员发现迷走神经中有两组不同的神经元:一组对促炎信号作出反应，另一组对抗炎信号作出反应。作为一种平衡，这些神经元与大脑交流，形成研究人员所谓的“生物变阻器”，就像一个精细调节的刻度盘，控制着炎症的水平。

大脑通过读取这两条神经信号线迅速了解炎症反应的状态，”金博士解释说。“然后，它会引导身体做出适当的免疫反应。”

对于金博士来说，回顾过去，这些发现非常有意义。“大脑调节着我们广泛的身体功能，包括新陈代谢、呼吸等等。没有理由认为免疫反应是例外。”

恢复免疫平衡

大量疾病会引发过度活跃和长期的炎症反应，如糖尿病、自身免疫性疾病、关节炎，甚至是长期的COVID。

作为研究的一部分，他们测试了操纵迷走神经群是否能减缓野生免疫反应。他们使用一种药物来激活溃疡性结肠炎小鼠的神经回路，溃疡性结肠炎是一种自身免疫性疾病，会导致结肠内膜的慢性炎症。激活抗炎迷走神经显著降低了炎症细胞的浓度，保护小鼠免受结肠损伤等影响，都柏林三一学院生物化学与免疫学学院的生物化学家卢克·奥尼尔博士称这一发现“非常令人印象深刻”。

“这项研究可能非常重要，”奥尼尔博士说。“我们已经知道迷走神经在限制炎症方面发挥作用，但这项研究提供了更具体的见解，了解哪些神经元具体起作用。”

奥尼尔博士指出，当研究人员用沙门氏菌感染小鼠时，激活该回路增加了细菌负荷，而对照组动物则没有。这一结果表明，关于这种身体-大脑联系的工作逻辑，还有很多有待研究的地方。

正在进行的探索

这项研究的一个局限性与许多免疫学和医学研究一样:研究对象是老鼠，而不是人类。老鼠的炎症反应在基本方面与人类相似。但金博士指出，在特定类型的炎症细胞和潜在的反应速度方面存在差异。

“我们发现的脑干神经元在人类身上也有类似的对应体，”他说。“但我们需要研究这些细胞的人类版本在调节炎症方面是否起着类似的作用。”

当他们在人类身上寻找证据时，关于老鼠和人的这个回路还有很多需要了解的。

“我们很想了解更多关于身体-大脑回路的下行分支，”金博士补充道。“这些脑干神经元是如何控制远处的炎症反应的?”

奥尼尔博士对此表示赞同，并补充说，我们需要更多的研究来了解如何精确地激活这种脑-体连接。

如果我们能够非常精确地定位这些回路，那么就有很大的潜力来阻止许多疾病的炎症反应。

除了明显的实际意义外，金博士还强调了该研究的其他方面特别令人满意。

“看到大脑对不同意义的炎症信号(促炎化学物质和抗炎化学物质)做出反应是非常有益的，它们有不同的神经元线——就像一条神经元线对苦味做出反应，另一条对甜味做出反应一样。”