Nature：新研究鉴定出控制身体炎症反应的新型大脑回路

在一项新的研究中，来自哥伦比亚大学祖克曼研究所的研究人员在小鼠中发现，大脑能够在意想不到的程度上指挥免疫系统，以便能够检测、增强和抑制炎症。相关研究结果于2024年5月1日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“A body–brain circuit that regulates body inflammatory responses”。

论文共同第一作者兼论文共同通讯作者Hao Jin博士说，“大脑是我们思想、情感、记忆和感觉的中心。得益于回路跟踪和单细胞技术的巨大进步，我们如今知道大脑的作用远不止于此。它正在监测身体每个系统的功能。”

未来的研究可能会发现靶向这种新发现的大脑回路的药物，以帮助治疗免疫系统出现失控的一系列疾病。论文共同通讯作者、哥伦比亚大学祖克曼研究所的Charles S. Zuker博士说，“这项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。”

Zuker实验室和其他研究团队最近的研究已揭示了身体-大脑轴（body-brain axis）的重要性，其中身体-大脑轴是在器官和大脑之间传递数据的重要途径。例如，Zuker博士和他的同事们发现，进入肠道的糖和脂肪会利用身体-大脑轴驱动对含糖和脂肪食物的渴望和强烈食欲。

论文共同第一作者、Zuker实验室博士后研究员Mengtong Li博士说，“我们发现了身体向大脑传达身体当前状态的所有这些方式。我们想了解大脑对身体生物学的认知和控制走了多远。”

这些作者寻找大脑与炎症和先天性免疫之间可能存在的联系，其中先天性免疫是所有动物共有的防御系统，也是免疫系统中最古老的组成部分。适应性免疫系统会记住以前与入侵者的遭遇，以便在入侵者再次入侵时帮助自己抵御它们，而先天性免疫系统则会攻击任何具有病菌共同特征的东西。先天性免疫的相对简单性使其能够比适应性免疫更快地对新的入侵做出反应。

之前的人体研究已表明电刺激迷走神经（vagus nerve）——连接大脑和身体内部器官的数千条神经纤维束，可以减少与特定炎症分子相关的反应。

然而，人们对这一身体-大脑系统的本质仍有许多未知之处：例如，大脑对免疫和炎症反应调节的普遍性、身体与大脑之间的选择性通信线路、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实验室转而研究一种能引发先天性免疫反应的细菌化合物。他们发现，给小鼠注射这种分子能激活位于脑干内部的孤束核尾核（caudal nucleus of the solitary tract, cNST）。cNST 在身体-大脑轴中发挥着重要作用，也是迷走神经的主要靶点。

他们发现化学抑制 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平常高出三倍多，而抗炎免疫化合物的水平则比正常水平低大约三倍。相比之下，人工激活cNST可将促炎分子水平降低近70%，将抗炎化合物的水平提高近10倍。

Jin博士说，“类似于恒温器，这种新发现的大脑回路有助于增加或减少炎症反应，使身体保持健康状态。回过头来看，让一名主要仲裁者来控制这种至关重要的反应是有道理的。”

以前在人类身上进行的迷走神经刺激研究已表明这些发现超越了小鼠的范围。这项新的研究也可能与数千年来关于精神对身体潜在重要性的思想相一致。Jin博士指出，“许多心身效应实际上可能与大脑回路告诉你的身体一些事情有关。”

这些作者确定了迷走神经和 cNST 中帮助检测和控制促炎和抗炎活动的特定神经元群体。Zuker博士说，“这为我们了解大脑如何监控和调节人体生理机能打开了一扇新窗口。”

发现控制这种新发现的大脑回路的方法，可能会带来治疗常见自身免疫性疾病的新疗法，如类风湿性关节炎、I型糖尿病、多发性硬化症、神经退行性疾病、红斑狼疮、炎症性肠病和克罗恩病，以及长新冠综合征（long COVID syndrome）、移植器官的免疫排斥和COVID感染可能引发的致命的细胞因子风暴。

2023 年发表在Lancet期刊上的一项研究已表明，大约每 10 个人中就有 1 人可能患有自身免疫性疾病（Lancet, 2023, doi:10.1016/S0140-6736(23)00457-）。自身免疫协会（Autoimmune Association）称，仅在美国，自身免疫性疾病每年就可能造成1000亿美元的经济损失，而这一数字可能被严重低估了。

Jin博士和Li博士说，利用这一回路的活性可能会对影响免疫系统的多种疾病产生影响，并有助于治疗免疫疾病和免疫失调患者的炎症失调状态。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Hao Jin et al. A body–brain circuit that regulates body inflammatory responses. Nature, 2024, doi:10.1038/s41586-024-07469-y.

Columbia Scientists Identify New Brain Circuit in Mice that Controls Body’s Inflammatory Reactions
https://zuckermaninstitute.columbia.edu/columbia-scientists-identify-new-brain-circuit-mice-controls-body-s-inflammatory-reactions