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長期以來，神經系統和免疫系統一直被認為是身體中的獨立實體，但是一項新的研究發現了這兩者之間的直接細胞相互作用。來自哈佛醫學院、布羅德研究所和拉根研究所的研究人員發現，痛覺神經元圍繞在小鼠淋巴結周圍，可以調節這些淋巴結的活動，而淋巴結是免疫系統的關鍵部分。相關研究結果近期發表在Cell期刊上，論文標題為「Lymph nodes are innervated by a unique population of sensory neurons with immunomodulatory potential」。
圖片來自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.11.028。
這項新研究揭示了介導神經系統和免疫系統之間交談的細胞。它還為更多關於神經系統如何調節免疫反應的研究鋪平了道路。
論文共同通訊作者、布羅德研究所成員Alex Shalek說，「一旦你開始了解這些系統是如何構成的以及它們進行生物交談的機制是什麼，就為思考如何合理調節這些相互作用作為一種可能的治療策略提供了巨大的機會。」
哈佛醫學院免疫病理學教授Ulrich von Andrian也是這篇論文的共同通訊作者。von Andrian實驗室博士後研究員Siyi Huang是這篇論文的共同第一作者兼共同通訊作者。另一名論文共同第一作者是Shalek 實驗室研究生Carly G.K. Ziegler。
闡明淋巴結
之前的研究已指出，神經元和淋巴結之間可能存在聯繫。在這項新的研究中，這些研究人員使用了多種方法，包括先進的成像、逆行追蹤、單細胞RNA測序和光遺傳學，繪製了小鼠淋巴結內神經元、免疫細胞和其他類型細胞之間的連接。他們發現，起源於脊髓的一個叫做背根神經節（dorsal root ganglion）的區域的感覺神經元形成了一個網狀結構，支配或連接了整個淋巴結的外圍。
在背根神經節的數千個感覺細胞中，這些研究人員在單個淋巴結中僅確定了少數促進這種連接的細胞。Ziegler說，「我們好比在大海撈針中發現了20根左右的支配著淋巴結的針頭。在一組不同的神經元中識別和挑選出特定的細胞體真的很有挑戰性。」
通過使用單細胞RNA測序來分析這些感覺細胞的基因表達，這些研究人員發現這些感覺細胞主要是痛覺神經元。進一步分析發現，這些神經元表達的基因高度多樣化，它們表達的突觸蛋白和細胞表面分子與支配皮膚的感覺神經元不同，這說明細胞與細胞之間的溝通模式不同。
為了證實這些痛覺神經元是否與淋巴結相互作用，這些研究人員在小鼠體內誘導了人工免疫反應，發現這些神經元作出的反應是在腫大的淋巴結內增加密度。這表明這些神經元能夠感知並有效地應對淋巴結中的變化。
這些研究人員還發現，這種溝通是雙向的：這些神經元本身可以調節淋巴結內的細胞。他們利用光遺傳學激活這些神經元，並觀察到淋巴結特定細胞（包括內皮細胞）的基因表達變化。
這一發現表明，這些神經元並不是單純的旁觀者。Ziegler說，「我們發現，它們實際上可以改變淋巴結的很多局部環境，並且似乎特別影響特定的細胞和結構。」
這些研究人員正在繼續了解更多關於這些神經元在淋巴結的作用，比如它們與淋巴結相互作用使用的機制，它們是否動員免疫系統的特定部分，如果這些細胞迴路缺乏或出現功能失調會發生什麼。
這項研究還為科學家們提供了一個框架來剖析身體其他系統之間的聯繫。Shalek說，「我們開始想辦法把來自多個領域的工具箱放在一起。這將幫助我們獲得新的生物學見解，了解我們的身體如何作為一個單一的綜合系統進行運作。」
參考資料：
Siyi Huang et al. Lymph nodes are innervated by a unique population of sensory neurons with immunomodulatory potential. Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.11.028.