损伤的大脑是如何告诉身体其他部位它受伤了？

约翰·霍普金斯大学的研究人员说，他们发现了细胞的一种新的响应方式，即大脑中的细胞在大脑受到损伤时会提醒身体的其他部位招募免疫细胞。在模拟人类感染的中风或创伤的小鼠模型中已经完成了这项工作。

研究人员已经发现大脑和免疫系统之间有通信交流，但是目前尚不清楚大脑如何将信号发送到免疫系统。虽然免疫细胞的目的是进行防御和保护身体，但讽刺的是，当指示免疫细胞进入大脑时，大脑的“呼唤作用”可能会导致更多的危害。这些细胞的持续存在可引起慢性炎症并损害大脑。

约翰霍普金斯大学研究人员在4月13日发表于Science Signaling杂志的一篇文章中表明，囊泡或小脂质分子（病毒大小），会从大脑的星形胶质细胞(一种免疫细胞）中释放出来并通过血液进入肝脏，然后肝脏指示白细胞进入脑部受伤部位。

约翰霍普金斯大学医学院神经科学教授诺曼·豪格希（Norman Haughey）博士说：“这项研究阐述了大脑与身体进行交流的全新方式。” “鉴定这一途径帮助我们确定了阻止这一过程的方法，从而减少身体自身过度免疫反应引起的脑损伤。”

Haughey说，“某种炎症促进分子从大脑中释放出来，并在脑损伤后靶向肝脏，将免疫系统细胞发送到受损区域，但是其中机制多年来一直未有研究。”

究竟是什么信号，以及信号如何从脑中传递到肝脏，特别是该信号如何穿越血脑屏障是研究的重点，因为血脑屏障会阻止大脑中的许多分子进入身体的其余部分，正如它也会阻止分子进入大脑。该团队着重研究一种称为中性鞘磷脂（nSMase2）的酶，他们从项目中知道，这是一种免疫系统化学信使，一种促进炎症的细胞因子白细胞介素1-β（IL-1b）。像nSMase2这样的鞘磷脂酶通过将脂肪分子分解成细胞每天可使用的较小组分来发挥正常的细胞代谢作用。
为了研究nSMase2是否也参与了脑损伤期间的免疫系统警报，研究人员通过将细胞因子IL-1b注射到纹状体（在大脑深中心发现的结构）来模拟小鼠的脑损伤。作为对照组，他们在其他小鼠的同一脑区注入生理盐水。他们还向小鼠脑部注射细胞因子IL-1b和一种称为altenusin的药物，来阻断nSMase酶的作用。

注射后24小时，研究人员在注射细胞因子IL-1b的那些小鼠的损伤部位观察到大量的免疫系统白细胞，但对照组小鼠并不存在。此外，当他们使用nSMase抑制剂时，他们看到白血球不再大量涌入大脑，大脑中的白细胞数量下降了约90％。这个发现告诉研究人员nSMase2参与其中，但仍然没有告诉他们究竟大脑发出何种信号来激活身体的免疫反应。Haughey说，经过许多失败的实验后，他访问了他的同事和牛津大学的合作者丹尼尔·安东尼，介绍给他“外泌体”的概念——从细胞释放的微型囊泡。

Haughey说：“早期的研究显示nSMase2酶是形成和释放外泌体所必需的。当某些细胞内部成分与细胞的周围膜融合时，外泌体释放出细胞外。外泌体由膜状结构组成，并且含有蛋白质和不同类型的遗传物质RNA。”
为了确定外泌体是大脑与人体进行交流的物质，Haughey的研究团队在将细胞因子IL-1b注入脑后四小时从小鼠的血液中分离外泌体，然后将外泌体注入不同小鼠的尾静脉，这些小鼠的大脑中已经含有细胞因子和nSMase阻断药物altenusin。

研究人员发现，从脑部释放的外泌体可以避免免疫系统将免疫细胞定向到大脑。当他们去除囊泡中的蛋白质及其遗传物质并将其注入小鼠后，血细胞就不再进入大脑损伤部位。最后，研究人员分析了外泌体的蛋白质和遗传物质含量，以确定其内部的分子。他们发现10个独特的蛋白质和23个microRNAs在囊泡中增加。其中几个与肝脏用于激活炎症的特定机制有关。 Haughey说，“鉴于nSMase靶标的治疗潜力，我们正在与DrsBarbara Slusher、Camilo Rojas、Ajit Thomas和Johns Hopkins几个药物研究机构的同事进行紧密合作，以确定可用于临床应用的nSMase酶的有效抑制剂。”

新闻来源：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-05/jhm-hti051717.php