大腦因為有獨特的保護機制，所以可以抵禦入侵的細菌和病毒，但是這種防禦機制長期以來一直是個謎。現在，一項新研究表明，大腦在保護方面具有令人驚訝的盟友：腸道。
這一發現公布在Nature雜誌上，由英國劍橋大學和美國國立衛生研究院的科學家領導完成。
可以說，大腦是人體中最重要的器官，因為它控制著大多數其他人體系統，並且能夠進行推理，智力和情感。人類已經開發出各種保護措施來防止對大腦的物理傷害：它位于堅固的頭骨中，並包裹在三層稱為腦膜的防水組織中。
但是一直以來，科學家們都不清楚機體如何保護大腦免受感染的。在人體的其他地方，如果細菌或病毒進入血液，我們的免疫系統就會啟動，免疫細胞和針對並消除入侵者的抗體就會出現。但是，腦膜形成了不可滲透的屏障，阻止了這些免疫細胞進入大腦。
這項最新研究發現，腦膜是分泌漿液的免疫細胞（稱為漿細胞）的所在地。這些細胞專門位於腦膜內的大血管旁，使它們能夠分泌抗體「衛士」來捍衛大腦周圍。當研究人員查看這些細胞產生的抗體的特定類型時，他們驚訝的發現，這些抗體通常是在腸道中發現的類型。
漿細胞衍生自稱為B細胞的特定類型免疫細胞。每個B細胞的表面都具有該細胞特有的抗體。如果抗原（觸發免疫應答的細菌或病毒的一部分）與該表面抗體結合，則B細胞被激活：它將分裂產生新的後代，後者也識別相同的抗原。
在分裂過程中，B細胞將突變引入抗體基因，改變了一個胺基酸，其結合特性就略有不同。這些B細胞中的一些將產生能夠更好地與病原體結合的抗體，它們就會繼續擴增和繁殖；抗體結合力較差的B細胞死亡。這有助於確保身體產生最佳抗體，靶向和破壞特定抗原。
通常，在血液中發現的抗體是一種稱為免疫球蛋白G（IgG）的蛋白，在脾臟和骨髓中產生。但是，在腦膜中發現的抗體是免疫球蛋白A（IgA），通常在腸道內膜或鼻子、肺部內膜中生成，這些抗體可保護黏膜表面以及與外界環境接觸的表面。
研究團隊對腸道和腦膜的B細胞和漿細胞中的抗體基因進行測序，證明它們之間是相關的。換句話說，最終進入腦膜的細胞是已經在腸道中選擇性擴增的細胞，在那裡它們已經識別出特定的病原體。
領導這一研究的劍橋大學Menna Clatworthy教授說：「我們揭開了大腦保護自己免受腦膜之外感染的確切方法，但是發現腸道中重要的防禦線，這真是令人驚訝。」
「但是，實際上，這是完全有道理的：即使輕微地破壞腸道屏障也會使病原體進入血液，如果它們能夠擴散到大腦中，則會造成毀滅性後果。」
這項研究採用了小鼠，小鼠通常被用來研究生理學，因為它們具有許多與人體相似的特徵。研究表明，當小鼠的腸道中沒有細菌時，腦膜中就不會存在產生IgA的細胞，這表明這些細胞實際上起源於腸道，在那裡它們被選中，識別腸道微生物，然後再留在腦膜中。當研究人員去除腦膜中的漿細胞時，就沒有IgA捕獲病原體了，微生物就能夠從血液中擴散到大腦中。
該團隊通過分析在手術期間取出的樣本證實了人類腦膜中IgA細胞的存在，表明該防禦系統可能在保護人類免受中樞神經系統（腦膜炎和腦炎）的感染中發揮了重要作用。
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