Science：揭秘神经-免疫细胞信号机制

　　

杜克大学医学研究中心的科学家近期发现免疫系统与神经系统间存在一种基因联系，科学家们在研究透彻的蠕虫中发现这一机制，这一发现对改善人类疾病治疗方法具有指导性意义。

 

很长一段事件，科学家们都关注神经系统与免疫系统间的联系，比如说，压力信号会降低免疫系统抗体的效力，但是免疫系统与神经系统间具体关联的机制至今不明。

 

Alejandro Aballay博士说，这一次，科学家们首次阐明具体神经元如何远程控制免疫细胞调节免疫应答机制。Alejandro Aballay，杜克大学分子遗传与微生物学助理教授。

 

Alejandro Aballay和研究小组的成员以秀丽隐杆线虫的神经回路为研究模型。

 

Aballay说，研究哺乳动物的神经系统与免疫系统间的信号回路是一件很具挑战意义的事情。首先，从秀丽隐杆线虫的简单神经系统和初级免疫系统开始研究。我们研究神经系统与免疫系统间的信息传递机制，并找出机制中的生物学意义，也许我们将开辟一个新的研究领域。

 

Pamela Marino博士，美国国立卫生研究所分子免疫学研究项目主管，据他说，Aballay 博士已经将线虫的神经-免疫回路的遗传机制研究清楚。除调节免疫系统外，神经调控还对非神经活动，细胞寿命、脂肪储存都具有调控作用。

 

研究成果发表在9月18日《Science》杂志上，该研究项目由国立卫生研究所和白头研究所奖学金研究项目赞助。

 

研究小组通过两种途径来展示神经细胞与免疫细胞间的遗传联系。

 

研究者发现，蠕虫细胞受体蛋白NPR-1（与哺乳动物神经肽Y相似）具有抑制特殊神经元的活性（这一神经元被激活后可抑制机体的免疫应答）。接下来，研究者将秀丽隐杆线虫的NPR-1基因进行突变，产生无功能的NPR-1蛋白。结果发现，当NPR-1无功能时，神经细胞更易阻断免疫应答，虫体变得更易受病原侵害。

 

研究发现，三种不同类型的神经元能表达NPR-1受体蛋白，并可释放该蛋白进入虫体循环通路里，虫体循环通路相当于人类的血液循环。NPR-1携带的神经信号可传递到其他的组织，比如说肠组织，肠道是最常接触病原体的组织。

 

研究者还从整个基因组水平研究NPR-1基因的功能。研究者发现，动物的先天免疫应答不受NPR-1的调控。研究者通过分析还发现，动物通过基因表达编码免疫生物标记的能力较差。实际上，大部分的免疫标记基因受P38MAPK信号通路调控，P38MAPK无论在人类还是在动物机体都具有重要的意义。

 

Aballay说，研究神经系统与免疫系统间复杂的交流网络有利于提高人类疾病治疗手段。以神经系统为靶位，可大幅度提高天然免疫力。

原文摘要：Innate Immunity in Caenorhabditis elegans Is Regulated by Neurons Expressing NPR-1/GPCR

 

【Abstract】

A large body of evidence indicates that metazoan innate immunity is regulated by the nervous system, but the mechanisms involved in the process and the biological significance of such control remain unclear. We show that a neural circuit involving npr-1, which encodes a G protein–coupled receptor related to mammalian neuropeptide Y receptors, functions to suppress innate immune responses. The inhibitory function of NPR-1 requires a cyclic GMP-gated ion channel encoded by tax-2 and tax-4 as well as the soluble guanylate cyclase GCY-35. Furthermore, we show that npr-1- and gcy-35-expressing sensory neurons actively suppress immune responses of non-neuronal tissues. A full-genome microarray analysis on animals with altered neural function due to mutation in npr-1 shows an enrichment in genes that are markers of innate immune responses, including those regulated by a conserved PMK-1/P38 MAPK signaling pathway. These results present evidence that neurons directly control innate immunity in C. elegans, suggesting that G protein–coupled receptors may participate in neural circuits that receive inputs from either pathogens or infected sites and integrate them to coordinate appropriate immune responses.

 

（生物通 张欢）