第七感:免疫系统是人类的新“感官”系统么?
作者: 陈明 编译 / 4243次阅读 时间: 2018年8月14日
标签: 免疫系统
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最新一期的《科学美国人》提到了免疫系统就像是感官系统一样,帮助大脑监测身体周围环境中的微生物。以下是简单介绍,如有纰漏,还请指正。  

作者Jonathan Kipnis是弗吉尼亚大学医学院脑免疫学和神经胶质研究中心主任。他的研究重点是神经系统和免疫系统之间的相互作用。

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看了上面的介绍是不是觉得有点中医的味道?在西方解剖医学领域里,人们一直认为大脑和免疫系统这两个最复杂的系统,是彻底隔离的。

大脑主要负责身体的运作,免疫系统负责保护身体。这两个系统在健康身体内部泾渭分明,河水不犯井水。唯一的例外就是生病或者创伤后,免疫细胞才会进入大脑。

但是最近几年的研究就表明,免疫系统除了帮助受伤的大脑之外,还可以帮助身体监测、检查身体内外的微生物,并报告给大脑。这种监测和报告过程,就像是我们的眼睛和耳朵起的作用一样。Jonathan Kipniss说,这两个系统盘根错节、紧密相连(entwined)。

长期以来,人们认为大脑和密切参与大脑运作的免疫系统是彼此分离的。

——Jonathan Kipnis

对神经免疫学的深入研究,将会有益于人们更好的理解和治疗神经系统疾病。例如帕金森综合症。由于血脑屏障的存在,大多数的药物无法穿透血脑屏障而进入大脑。研究免疫学的机理、生产出相关的靶向药相当的诱人。

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大脑和脊髓、颅内神经构成的中枢神经系统(CNS)控制着身体的功能,而这一系统的基本单元,是由1000亿个突触相连而成神经元和分布其中的神经胶质共同构成。基质细胞、内皮细胞构成了血脑屏障的血管。

免疫系统中的先天免疫系统进行快速检测并派遣部队,让白细胞聚集在感染部分、引发肿胀、限制并破坏病原体。适应性免疫系统由T淋巴细胞和B淋巴细胞组成,它们识别特定病原体并进行针对性攻击。

99%的免疫细胞不会攻击自身的细胞和蛋白质,但是,有1%人的免系统会失去控制,进而引起自身免疫疾病。免疫系统区分自身机体的机制充满了智慧,它们调节身体组织,帮助机体平衡(来自外部和内部)的侵犯行为。

那么,大脑是否具有这种免疫平衡呢?答案是否定的。

血脑屏障致使免疫细胞很难进入大脑,只有极少数的病理情况下,大脑会允许免疫细胞进入中枢神经系统,并对神经元发动战争。有研究表明,免疫系统有问题的患者,其中枢神经系统会出现并发症。

血脑屏障

血脑屏障能够阻止某些物质进入大脑,同时又向大脑供应血液。血脑屏障的内皮细胞紧密堆积在一起,阻断许多物质(包括外周免疫细胞)进入薄壁组织。星形胶质细胞和基底膜的结构增强了屏障。  

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以色列魏茨曼科学研究所的Michal Schwartz在上世纪90年代末进行的实验表明:中枢神经系统损伤导致的免疫细胞损失,会恶化神经元和脑的功能,而提高免疫反应会提高神经元的存活。这表明,免疫细胞是在帮助神经元,而不是伤害神经元。

中枢神经系统受伤后,免疫系统诱发炎症反应,释放有毒物质,消除病原体,在某些情况下,移除受损的细胞,从而恢复平衡。炎症反应是一个生硬的工具,带走坏细胞的同时,也会连同带走好细胞。不过中枢神经组织的生长能力有限,这意味着,免疫反应造成的中枢神经损伤通常是永久性的。因此,对中枢神经细胞的干预往往得不偿失。

 

作者最近的研究发现,小鼠接触到天敌气味后会产生紧张感,并产生即时的应激反应,而不是躲在一个迷宫探索它。在90%的情况下,应激反应会在几个小时或几天内褪去。但其他10%的小鼠,会出现PTSD的状况。

有趣的是,缺乏适应性免疫的小鼠的PTSD的发病率比正常的免疫系统小鼠高几倍。这些结果提首次表明:免疫系统对大脑的支持,不仅发生在感染和损伤期间,也会发生在心理压力期间。此外,还有一些证据显示了人类的免疫系统与PTSD有联系。

作者还发现,缺乏适应性免疫的小鼠在空间学习和记忆任务中的表现不佳。实验表明,缺乏适应性免疫的小鼠,不仅有空间学习记忆受损的行为,其社会行为也受到了损害,他们宁愿花时间和无生命的客体在一起,也不愿意和另一个小鼠在一起。

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那么,免疫系统如何在中枢神经系统中发挥作用的呢?

线索来自一种被称为细胞因子的蛋白质,这些细胞是由免疫细胞生成,并影响着其他细胞的行为。外周免疫细胞重新释放的细胞因子可以影响大脑——他们通过缺乏正常血脑屏障的脑区进入大脑,并通过迷走神经直接影响大脑。迷走神经是链接大脑和腹脑的神经组织。

那么,这些免疫细胞是如何进入脑膜,如何循环、并产生细胞因子的呢?

人体组织有两类管道,

用于携带氧气和营养物质的血管,以及;

清除组织产生的毒素和废物的淋巴管。淋巴管同时运输抗原体,引入淋巴结的抗原体通过免疫细胞进行检查。当遇到组织创伤或感染时,免疫细胞被激活,迁移到感染部位并解决问题。

科学家门一直认为淋巴网络不会影响到大脑和CNS。然而,作者对脑膜的免疫性进行研究后发现:事实证明脑膜中容纳了淋巴管。

绕过障碍

直到最近,研究人员认为脑膜的主要作用是携带浮脑的脑脊液。新发现表明脑膜中含有淋巴管,从而清除毒素和其他废物,并能将脑感染信息传递给免疫系统。

脑膜还含有一系列外周免疫细胞,它们可以通过被称为细胞因子Cytokine的蛋白质与大脑进行通讯。脑脊液通过血管周围的空间向大脑提供物质。细胞因子可以从外周免疫细胞深入脑内,从而影响神经元行为。

染过色的脑膜中的组织:红色的T细胞、绿色的巨噬细胞和黄色淋巴管。

脑膜中淋巴管和免疫细胞的存在,意味着大脑将所有的免疫活动转移到了脑膜边界,以此来解决大脑免疫系统的问题,让整个中枢神经系统的神经元不受免疫系统的干扰。

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我们有嗅觉、触觉、味觉、视觉、听觉以及感知位置和运动的第六感——本体感。这些感官系统向大脑报告我们的内部和外部环境。同样,我们的免疫系统,也像这六个感官系统一样,向大脑传送着我们身处环境中比比皆是的微生物,识别其中的侵略者并完成适应性免疫。因此,作者认为,直接连接到大脑的的免疫系统,可以称为是人类的第七感。

来自第七感的免疫信号,会压倒性的输入到大脑,告知大脑病原体溢出,干扰了睡眠,饥饿的调节系统,并导致了一系列的行为变化。抑或,通过免疫感觉系统传递给大脑的微生物信息可能会促使大脑启动生病的行为,以便最小化地暴露于病原体的环境之中,以此来保护病患的个体。

作者说,关于免疫系统和大脑的相互作用关系的研究仍然处在起步阶段。未来10~20年间,会有更多的发现。针对免疫系统的靶向药更容易一些。未来有一天,免疫系统的修复可以通过基因进行治疗,或者通过骨髓移植完善免疫系统缺陷,进而治疗脑部疾病。神经内分泌免疫系统和大脑的相互作用的研究将会持续几十年。

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 陈明

清华大学经济学专业,创立心理学空间网。

二级心理咨询师,以精神动力学、图式治疗和慈悲聚焦疗法为来访者提供心理支持、成长和人格内省的体验。
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