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Nat Med:学习和记忆不好?原因可能在于病毒感染导致的免疫反应

来源:生物谷 2017-05-17 23:24


2017年5月17日/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,来自美国纽约大学朗格尼医学中心的研究人员发现身体对流感病毒和HIV等病毒作出的免疫反应可能导致学习和记忆问题。相关研究结果于2017年5月15日在线发表在Nature Medicine期刊上,论文标题为“CX3CR1+ monocytes modulate learning and learning-dependent dendritic spine remodeling via TNF-α”。

通过研究小鼠获得的证据提示着病毒进入血液会激活“首批应答者”免疫细胞,即CX3CR1highLY6Clow单核细胞,这些免疫细胞随后释放炎性信号蛋白TNFα。TNFα随后迁移到大脑中,在那里,它阻止将感觉信息转化为记忆所需的神经细胞连接形成。

尽管病毒导致的免疫系统激活长期以来与认知问题相关联,但是它的内在机制很少获得理解。在这项新的研究中,研究人员发现病毒相关的免疫激活导致皮质(负责学习的大脑区域)中大脑回路内的神经细胞之间的连接丢失。这些小鼠随后在学习能力测试中表现得较差。

这些研究人员说,在神经连接上观察到的这些变化不是在大脑中触发的,而是在身体外周组织中病毒感染首先与血液中的CX3CR1highLY6Clow单核细胞相接触的地方触发输出的。

论文通信作者、纽约大学朗格尼医学中心麻醉学、围手术期护理与疼痛医学系助理教授Guang Yang博士说,“这项在小鼠中开展的研究与我们在诊所中看到的急性和慢性传染病患者经常具有更差的运动技能并且经历记忆下降的结果相呼应。我们的结果提示着现存的靶向TNFα的抗炎性药物可能在外周感染期间抵抗脑功能障碍。”

更少的连接 这项研究围绕着树突展开。树突是神经细胞的分支,接受一种神经通路中前一个细胞传送过来的电信号,并将它继续往前传送。神经网络通过改变树突棘(dendritic spine)的物理连线增强连接(即突触)强度来形成记忆。之前的研究已证实运动技能学习导致运动皮质中的树突棘形成能力增加,而且新的树突棘形成程度与这些动物通过学习取得的表现改善相关联。

在这项新的研究中,实验发现一旦接触被称作poly(I:C)(聚肌胞苷酸)的病毒感染模拟物,与免疫系统未被激活的小鼠相比,免疫系统被激活的小鼠清除的树突棘比例增加了2倍多,这提示着突触网络受到破坏。

再者,在接受培训在旋转杆上奔跑的小鼠(完成这项实验需要这些小鼠进行肌肉协调学习)中,接触poly(I:C)的那些小鼠形成显著更少的树突棘。

这些研究人员也在注射poly(I:C)后的多个时间点测量了促炎性信号蛋白(细胞因子)的水平,结果发现TNFα要比其他的细胞因子发生更大地持续时间更长地增加。基于这些发现,他们猜测系统性免疫反应对脑细胞连接的影响是通过TNFα信号实现的。确实,白细胞经过基因改造缺乏TNFα信号的小鼠当接触这种病毒感染模拟物时,没有发生树突棘形成下降,也没有发生运动学习能力下降。

接下来,Guang和同事们将寻找特异性地靶向CX3CR1highLY6Clow单核细胞的药物或疗法以便观察在病毒感染后,它们是否能够阻止不想要的信号传递到大脑中。他们可能也研究现存的抗TNF药物,如用来治疗类风湿性关节炎的英利昔单抗(infliximab),是否能够被用来阻止病毒感染导致的认知障碍。(生物谷 Bioon.com)

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原始出处:

Juan Mauricio Garré, Hernandez Moura Silva, Juan J Lafaille et al. CX3CR1+ monocytes modulate learning and learning-dependent dendritic spine remodeling via TNF-α. Nature Medicine, Published online 15 May 2017, doi:10.1038/nm.4340

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