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顛覆教科書!Nature:免疫細胞能「入侵」衰老大腦,阻止新神經元生長

關於神經元能不能再生的問題,《Nature》雜誌一直是這些研究交戰的「陣地」。去年三月的時候《Nature》雜誌上發表的一篇研究表示成年後神經元就「停產」了。轉眼到了今年三月該結論就被翻盤,《Nature Medicine》雜誌就甩出明確證據證明即便早已過了中年,大腦依然有能力生產出新的神經細胞。但是成年後,神經元的新生數量會隨著年齡的增長而下降。

當然了,科學總是在爭論中前進的。

所以《Nature》雜誌隔了三個月就又祭出一篇「神文」:新神經元產生能力之所以隨年齡增長而下降,是因為免疫細胞突破血腦屏障進入大腦,干擾神經乾細胞的增殖!

教條之牆的裂縫

眾所周知,免疫細胞在血管中活動並不與神經細胞直接接觸,畢竟有血腦屏障隔著。但是在該項研究中,研究者發現被稱為殺傷性T細胞的免疫細胞能滲透到老年小鼠(28-29月齡)新生神經元的「生產」基地——側腦室腦下區(SVZ)

「根據教科書上的知識,免疫細胞不容易進入健康的大腦,這在很大程度上是正確的,」該研究的高級作者、遺傳學教授Anne Brunet說,「但我們已經證明,它們不僅能進入健康老化的大腦,甚至還能到達大腦中產生新神經元的部分。」

而且,這一發現也在人類大腦中得到證實。

殺傷性T細胞入侵的「洞口」

殺傷性T細胞是如何入侵大腦的?如果找到其入侵的「洞口」,是否就可以通過阻止其入侵來阻止甚至逆轉大腦功能的退化?

為此,研究人員從3月齡的健康小鼠(年輕小鼠)和28-29月齡的小鼠(老年小鼠)的SVZ區域提取了14685個細胞,並通過單細胞RNA序列分析發現,老年小鼠大腦中激活的神經乾細胞和神經前體細胞的數量顯著減少,而殺傷性T細胞顯著增多,其數量幾乎是年輕小鼠(3月齡)的16倍。

與此同時,研究人員對兩種小鼠大腦的SVZ區域分析顯示,老年小鼠大腦的這些殺傷性T細胞緊粘神經乾細胞。正如了中國古話「無事獻殷勤,非奸即盜」所雲,這些殺傷性T細胞可能也沒安什麼好心。

研究人員通過對這些殺傷性T細胞和同一腦區安分守己待在血管中的普通殺傷性T細胞對比發現,這些殺傷性T細胞能夠釋放干擾素γ作為一種信號分子。而且,單細胞轉錄組數據顯示,殺傷性T細胞緊粘著的神經乾細胞部分表現出高表達干擾素γ受體以及響應干擾素信號通路的相關基因,並且這些神經乾細胞在體內的增殖能力比對干擾素γ響應低的神經乾細胞顯著降低。

正常情況下,干擾素γ是殺傷性T細胞識別抗原後產生的。這時候,干擾素γ在大腦中出現本身就很不尋常了,而且還降低了神經乾細胞的增殖能力。所以這就是干擾素γ的目的?

帶著這樣的問題,研究人員把普通殺傷性T細胞導入年輕小鼠腦中。結果發現,隨著對干擾素響應的增強,年輕小鼠表現的和老年小鼠一樣——神經乾細胞增殖能力減弱。體外共培養實驗顯示,神經乾細胞對干擾素響應強的時候增殖能力減弱。

所以實錘了,是干擾素在搗鬼,但是剛剛也說了干擾素γ是在殺傷性T細胞和抗原識別後產生的,那麼這個抗原在哪兒呢?

抗原在哪兒?還在找

我們知道,殺傷性T細胞的工作是在體內漫遊,探測細胞表面,尋找病原體存在的生化跡象,或細胞正在或已經癌變的可能性。這種能說明問題的生化特徵被稱為抗原。人體中數百億的殺傷性T細胞能夠通過自身表面的受體識別大量抗原。這是因為每一個未暴露的殺傷性T細胞都有自己獨特的受體形狀。

當殺傷性T細胞暴露於適合其獨特形狀受體的陌生抗原時,它會經歷多次連續的複製,最終形成大量共享同一受體的「戰鬥細胞」,並且這些細胞隨時準備摧毀任何帶有攻擊性抗原的細胞。這個過程稱為克隆擴增。

在老年小鼠腦中發現的殺傷性T細胞經歷了克隆擴增,這表明它們可能暴露於觸發抗原的環境中。但是,這些殺傷性T細胞上的受體與在老年小鼠血液中發現的受體不同。這表明,腦中的殺傷性T細胞不僅通過被動擴散穿過被破壞的血腦屏障,而且可能對不同的、基於大腦的抗原做出反應。

Brunet的小組現在正試圖確定這些抗原是什麼。她說:「它們可能對衰老大腦中新神經元產生的破壞負有一定責任。」

結語

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End

參考資料:

[1] Immune cells invade aging brains, disrupt new nerve cell formation

[2] Rogue immune cells can infiltrate old brains

[3] Single-cell analysis reveals T cell infiltration in old neurogenic niches

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