Nature：揭示大脑感知机体遭受病毒感染背后的分子机制

来源：100医药网原创 2023-03-13 16:51

来自哈佛医学院等机构的科学家们通过研究揭示了大脑是如何意识到机体中存在感染的。

病原体感染会引发一种刻板的疾病状态，主要会涉及神经元协调的行为和生理性变化，当机体发生感染后，细胞会释放细胞因子和其它介质的风暴，其中许多都能被神经元所检测到。近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为 An airway-to-brain sensory pathway mediates influenza-induced sickness 的研究报告中，来自哈佛医学院等机构的科学家们通过研究揭示了大脑是如何意识到机体中存在感染的。

文章中，研究人员通过对小鼠进行研究后发现，气道中一小群神经元细胞在提醒大脑机体发生流感感染上扮演着非常关键的角色，此外他们还发现了从肺部到大脑的第二条通路的迹象，该通路会在机体发生感染后变得活跃起来。尽管大多数人每年都会生病几次，但关于大脑如何唤起生病的感染的相关科学知识或许还落后于对机体其它状态的研究，比如饥饿和口渴等，本文研究结果代表了科学家们理解感染发生期间大脑-机体之间关联的关键一步。研究者Stephen Liberles教授说道，本文研究或能帮助我们开始理解病原体检测的基本机制以及是如何与神经系统之间关联起来的，这一点在很大程度上都是非常神秘的。相关研究结果还揭示了诸如布洛芬和阿司匹林等非甾体类抗炎药物是如何减缓机体流感症状的，如果该研究结果能转化到人类机体中，那么其对于开发更为有效的流感疗法或许至关重要。

流感病毒感染会通过E3受体来诱导多种疾病症状。

图片来源：Nature (2023). DOI:10.1038/s41586-023-05796-0

研究者Liberles的实验室对于揭示大脑和机体如何相互交流沟通来控制机体的生理学状态非常感兴趣，比如，此前就有研究深入分析了大脑是如何处理来自内部器官的感知信息，以及这种感觉线索如何唤起或抑制机体恶心的感觉的。在这项最新研究中，研究人员将注意力转移到了大脑控制的另一种重要的疾病类型中，即来自呼吸道感染所引起的疾病。在感染发生期间，大脑能在机体出现免疫反应时协调多种疾病症状，这些就包括广泛的症状，比如发烧、食欲下降和昏昏欲睡、以及一些具体的症状，比如来自呼吸疾病的比赛或咳嗽、或者来自胃肠道疾病的呕吐或腹泻等。

为此，研究人员决定重点关注流感，其是由流感病毒引起的一种呼吸道传播疾病，在美国每年都有数以百万计的人群感染流感病毒，且每年会导致数千人发生死亡。通过在小鼠中进行一系列实验，研究者识别出了嵌入在舌咽神经(glossopharyngeal nerve，该神经从喉咙延伸到大脑中)处的一小部分神经元细胞群。重要的是，研究者发现，这些神经元对于大脑发出的流感感染信号是非常必需的，同时其还含有称之为前列腺素的脂质受体，这些脂质分子会在小鼠和人类发生感染期间在机体中产生，同时也能被诸如布洛芬和阿司匹林等药物靶向作用。

切断舌咽神经就能消除神经元从而阻断这些神经元中的前列腺素受体，或者在利用布洛芬治疗小鼠时同样也能减少其机体中的流感症状并增加其存活率。这些研究结果共同表明，这些气道神经元能在流感感染期间检测所制造的前列腺素，并成为从喉咙上部到大脑中的通讯管道；研究者Liberles说道，我们认为，这些神经元能传达哪里有病原体的信息并会启动控制疾病反应的神经回路。相关研究结果或能帮助解释诸如布洛芬和阿司匹林等药物如何发挥作用来减少机体的流感症状，并揭示了这些药物甚至还会提高机体的生存率。

研究人员还发现了另一条从肺部到大脑的潜在疾病通路的证据，研究者发现，随着病毒深度浸润到呼吸系统中，其似乎在第二个感染阶段会变得异常活跃起来。研究人员惊讶地发现，这一额外的途径并不会涉及前列腺素，处于第二感染阶段的小鼠并不会对布洛芬产生反应。这些研究结果表明，如果科学家们能开发出靶向作用额外通路的药物，或许就有机会改善当前的流感治疗手段。

GABRA1神经元或能提供一种气道-大脑的交流途径。

图片来源：Nature (2023). DOI:10.1038/s41586-023-05796-0

同时该研究还提出了研究人员需要进行研究阐明的一系列问题，其中一个就是本文研究结果如何转化到人类机体中，尽管小鼠和人类共享有很多基础的感觉生物学特征，包括拥有舌咽神经等，但研究者强调道，他们还需要进一步进行遗传和其它的实验来证实人类机体中是否也拥有在小鼠研究中所观察到的相同神经元群体和通路。如果这些研究在人类机体中得到复制的话，研究人员或许就有可能会开发出同时解决流感病毒感染的前列腺素和非前列腺素途径。

研究者Liberles说道，如果能找到一种抑制上述通路的新方法并让其协同作用，这或许是非常难以置信的，且可能会带来一定的变革。此前研究人员已经深入研究了非前列腺素通路的相关细节信息，包括所涉及的神经元，他们的目的是阐明如何去阻断该通路的功能，同时研究者还想在初始途径中识别出能产生前列腺素的气道细胞并对其进行深入研究。目前研究者Liberles对探索机体内疾病途径的全部多样性感到非常兴奋，他们旨在学习是否其能专门针对不同类型和部位的感染，对这些通路的深入理解或能帮助科学家们学习如何对其进行操控来更好地治疗一系列人类疾病。

综上，本文研究结果揭示了一种主要的气道-大脑的感觉通路，其能帮助检测机体局部所产生的前列腺素并介导对呼吸道病毒感染的全身性疾病反应。（100yiyao.com）

原始出处：

Bin, NR., Prescott, S.L., Horio, N.et al..Nature (2023). doi：10.1038/s41586-023-05796-0

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