顱骨和大腦之間的捷徑可能是人類免疫系統(tǒng)繞過(guò)血腦屏障的一種可能方式。
研究人員最近在小鼠和人類頭骨中發(fā)現(xiàn)了一系列微小的通道，至少在小鼠中，這些微小的通道代表了一種意想不到的大腦免疫來(lái)源。
此前，科學(xué)家們假設(shè)免疫系統(tǒng)通過(guò)一種神經(jīng)關(guān)門與大腦連接，這是一道將血液通道與重要神經(jīng)組織隔開(kāi)的屏障。
現(xiàn)在看來(lái)，畢竟沒(méi)有必要走太遠(yuǎn)了。圍繞大腦的骨骼內(nèi)的免疫細(xì)胞似乎有更直接的路徑。
去年，研究人員在小鼠顱骨的骨髓中發(fā)現(xiàn)了大量的免疫細(xì)胞。當(dāng)面對(duì)大腦中的病毒或腫瘤時(shí)，這些細(xì)胞會(huì)通過(guò)顱骨通道進(jìn)入腦脊液。
現(xiàn)在看來(lái)，這條秘道，其實(shí)是一條雙向街道。
不僅顱骨中的免疫細(xì)胞可以流向大腦，研究人員還發(fā)現(xiàn)腦脊液也可以滲入顱骨。
專家認(rèn)為它有點(diǎn)像免疫進(jìn)站。
人類頭骨中的通道。 （Herisson 等人，自然神經(jīng)科學(xué)，2022 年）
當(dāng)浸透哺乳動(dòng)物大腦的透明液體流過(guò)顱骨的裂縫時(shí)，它會(huì)受到骨髓細(xì)胞的密切監(jiān)測(cè)。
如果檢測(cè)到病原體，骨髓會(huì)通過(guò)產(chǎn)生免疫細(xì)胞來(lái)抵抗感染。
注入小鼠腦脊液的熒光示蹤劑清楚地顯示腦脊液通過(guò)顱蓋中的亞毫米通道進(jìn)入骨髓。
當(dāng)研究人員向小鼠大腦注射引起腦膜炎的細(xì)菌時(shí)，這種細(xì)菌會(huì)引發(fā)腦膜或腦膜的炎癥，感染開(kāi)始在腦脊液中循環(huán)。
然后液體和細(xì)菌都通過(guò)這些小通道侵入顱骨并刺激免疫系統(tǒng)反應(yīng)。
細(xì)菌（綠色）進(jìn)入小鼠大腦的顱骨通道。 （Herisson 等人，自然神經(jīng)科學(xué)，2022 年）
將細(xì)菌注入小鼠大腦一小時(shí)后，顱骨骨髓中99% 的干細(xì)胞都被相應(yīng)的抗體標(biāo)記。
“現(xiàn)在我們知道，大腦可以向這個(gè)免疫中心發(fā)出信號(hào)——換句話說(shuō)，如果出現(xiàn)問(wèn)題，比如在感染和炎癥期間，就會(huì)尋求幫助，”在馬薩諸塞州總醫(yī)院和哈佛大學(xué)工作的 Matthias Nahrendorf說(shuō)。
“顱骨骨髓中的細(xì)胞正在監(jiān)視通過(guò)我們之前發(fā)現(xiàn)的顱骨通道離開(kāi)大腦的腦脊液?！?/span>
2018 年，Nahrendorf 和他的同事意識(shí)到，哺乳動(dòng)物頭骨中的骨髓通過(guò)骨骼中的微小血管通道直接與腦膜相連。
從那以后的幾年里，很明顯，頭骨是免疫監(jiān)視的一個(gè)被忽視的來(lái)源。在此之前，人們假設(shè)哺乳動(dòng)物大腦的健康狀況是由身體其他部位的遠(yuǎn)程免疫部位監(jiān)測(cè)的。
但新的研究表明，這些其他網(wǎng)站并沒(méi)有那么重要，至少最初沒(méi)有。在研究人員給小鼠注射腦內(nèi)病原體一小時(shí)后，小鼠腿骨中的外周骨髓沒(méi)有顯示出抗體標(biāo)記的細(xì)胞。然而，顱骨骨髓卻做到了。
這表明嵌入顱骨的免疫系統(tǒng)首先處理神經(jīng)系統(tǒng)感染。
“一般來(lái)說(shuō)，由于骨髓與腦膜和[中樞神經(jīng)系統(tǒng)]接近并相互干擾，因此需要進(jìn)行更仔細(xì)的檢查，”作者在他們的新論文中寫道。
“對(duì)[腦脊液]流出物的持續(xù)采樣表明，顱骨骨髓狀態(tài)可能反映大腦健康狀況，并且顱骨骨髓在調(diào)節(jié)[中樞神經(jīng)系統(tǒng)]炎癥方面具有重要作用?！?/span>
仔細(xì)觀察免疫染色后發(fā)現(xiàn)，小鼠顱骨中的骨髓與小鼠脛骨骨髓的免疫細(xì)胞組成略有不同。
在頭骨中，向小鼠大腦注射細(xì)菌后，作為免疫系統(tǒng)第一道防線的中性粒細(xì)胞和殺死入侵者或提醒其他血細(xì)胞采取行動(dòng)的單核細(xì)胞顯著富集。這些免疫細(xì)胞也聚集在腦脊液流動(dòng)和骨髓豐富的鼻竇附近。
結(jié)果表明，腦脊液可以直接進(jìn)入顱骨骨髓。更重要的是，免疫細(xì)胞可以響應(yīng)腦脊液的提示而離開(kāi)顱骨骨髓。
大多數(shù)時(shí)候，這條途徑是有幫助的。通過(guò)不斷檢查腦脊液中是否有入侵者并做出相應(yīng)反應(yīng)，頭骨的免疫系統(tǒng)可以保持哺乳動(dòng)物大腦的健康。
那么如果這個(gè)免疫系統(tǒng)被踢到超速狀態(tài)會(huì)發(fā)生什么呢？
“這可能對(duì)癡呆癥和阿爾茨海默病等疾病產(chǎn)生巨大影響，因?yàn)檫@些疾病具有炎癥成分，” Nahrendorf說(shuō)。
雖然這些發(fā)現(xiàn)尚未在人類中復(fù)制，但我們的大腦很可能顯示出類似的系統(tǒng)，可以繞過(guò)血腦屏障。使用微型 CT 掃描，作者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了類似的連接人類頭骨和大腦腦膜的微小通道，每個(gè)直徑約 1.5 毫米。
在我們自己的物種中，白細(xì)胞和腦脊液是否也流經(jīng)這些通道尚不清楚。
多發(fā)性硬化癥、重癥肌無(wú)力和格林-巴利綜合征等人類神經(jīng)系統(tǒng)疾病都以過(guò)度活躍的免疫反應(yīng)為特征，但這種反應(yīng)是如何啟動(dòng)的仍有待研究。
“我們的工作也可能有助于研究免疫反應(yīng)有害的情況，例如當(dāng)顱骨骨髓衍生的免疫細(xì)胞損傷大腦和周圍神經(jīng)時(shí)，” Nahrendorf補(bǔ)充道。
“了解是什么助長(zhǎng)了神經(jīng)炎癥是成功調(diào)節(jié)它的第一步。”
