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脑-脾神经环路控制抗体免疫应答的新机制
2020年4月29日,《自然》杂志在线发表了清华大学医学院、免疫学研究所祁海课题组、上海科技大学胡霁课题组、清华大学麦戈文脑科学研究所钟毅课题组的合作论文,题目是“受行为影响的脑活动调控体液免疫应答”(Brain control of humoral immune responses amenable to behavioural modulation)。通过小鼠模型,该研究发现了一条从大脑杏仁核和室旁核CRH神经元到脾内的神经通路——这条通路促进疫苗接种引起的抗体免疫应答,并可通过响应躯体行为刺激对免疫应答进行不同调控。据作者介绍,这是迄今发现的第一条解剖学明确、由神经信号传递而非内分泌激素介导的、中枢神经对适应性免疫应答进行调控的通路,它的发现为神经免疫学研究拓展出了一个新方向。 “勤動”与增强免疫的中枢神经核团与环路 首先,研究者开发了一种新型去除小鼠脾神经的手术,发现这种小鼠在疫苗接种后所能产生的浆细胞(抗体分泌细胞)数量有明显缺陷,暗示了脾神经冲动信号对B细胞应答有促进作用。通过药理学、遗传学实验,他们继而发现B细胞表达乙酰胆碱9受体对脾神经的这个促进作用不可或缺。通过体内细胞剔除实验,研究者发现在肾上腺素能的脾神经和需要感知乙酰胆碱的B细胞之间,最可能起到了“换元”作用的,是新近发现的可感受去甲肾上腺素而分泌乙酰胆碱的T细胞。 进一步,作者通过伪狂犬病毒逆行追踪,发现脾神经与室旁核(PVN)、中央杏仁核(CeA)有连接。这两个区域的功能与应激、恐惧反应紧密相关,而两处共有的一类神经元是表达CRH(促肾上腺皮质激素释放激素)的神经元。CRH神经元是掌控垂体-肾上腺轴的上游神经元,其激活可导致肾上腺大量释放糖皮质激素,调整机体应激,抑制免疫系统活动。这个已知抑制免疫的内分泌功能,不能解释作者看到的免疫增强的现象。但会不会CRH神经元还可以直接操控脾神经,通过神经通路传导免疫增强的信号来促进浆细胞的产生呢? 为检验这一假说,研究者通过光遗传学实验,发现刺激CeA/PVN的CRH神经元后几秒钟之内就会记录到脾神经的电信号明显加强,证明CeA/PVN与脾间的确有通路连接(图1)。进而,作者通过CRH神经元剔除、DREADD化学遗传学抑制及激活的方法,证明 CeA/PVN CRH神经元活性对应调控了脾内B细胞应答产生浆细胞的过程。 图1 光遗传学实验证明CeA/PVN CRH 神经元与脾神经的连接 自主神经活动可以受外界环境及行为的影响。那么,有没有行为可以刺激这条脑-脾神经轴从而增强免疫应答呢?作者通过监测小鼠在不同行为范式下 CeA/PVN 的 CRH 神经元活动发现,一个他们新开发的“孤立高台站立”(elevated platform standing,如图2和视频)行为可以同时激活这两个核团的CRH神经元。 自主神经活动可以受外界环境及行为的影响。那么,有没有行为可以刺激这条脑-脾神经轴从而增强免疫应答呢?作者通过监测小鼠在不同行为范式下 CeA/PVN 的 CRH 神经元活动发现,一个他们新开发的“孤立高台站立”(elevated platform standing,如图2)行为可以同时激活这两个核团的CRH神经元。 图2 孤立高台站立模式图 更重要的是,抗原接种后第二周里,每天经历这个行为范式两次,小鼠抗原特异的抗体就可以增加约70%。这种行为增强抗体应答的效果,依赖于CRH神经元、依赖于脾神经、并且需要B细胞表达的乙酰胆碱受体。虽然高台站立可以看作是一种应激范式,但并非所有导致应激状态的行为都能增强免疫。作者测试了神经生物学研究中常用的捆绑模型,发现这一范式更强烈而持久激活PVN的CRH神经元,但抑制 CeA 的 CRH 神经元,致使机体持续产生高水平的糖皮质激素,对免疫应答产生了抑制作用。 至此,研究者在这项研究里鉴定、证明了一条对适应性免疫具有增强功能的脑-脾神经轴,揭示了CRH神经元的双重免疫调节功能——经典已知的垂体-肾上腺神经内分泌免疫抑制作用和新发现的经神经环路直接作用于脾的免疫增强作用。 神经免疫学方兴未艾,目前的主要方向包括:以CNS和外周神经为靶器官,研究组织固有的小胶质细胞和招募而至的免疫细胞在系统稳态与病变中的作用;研究中枢及外周神经与淋巴器官和屏障组织(肠上皮等)里固有免疫细胞(巨噬细胞、ILC等)的信号交互与功能互调等。刚刚发表的这一新工作,使研究者认识到淋巴细胞介导的适应性免疫应答也可以受到中枢-外周神经环路的直接调控,以及通过躯体行为正向调节免疫应答的一个生物学基础。 针对最后一点,祁海特别指出,锻炼身体(躯体运动)可以增强“免疫力”,这个几乎所有人或多或少都接受的常识性结论,其背后的科学依据其实远不清楚。他认为,他们发现的脑-脾轴可能为此提供了一个环路方面的解释。我们适度锻炼,可能如同小鼠的EPS,恰到好处地刺激了CeA和PVN的CRH神经元,增进了浆细胞和抗感染抗体的生成。相反,频繁马拉松跑后人们易于感冒,可能是过度应激导致的免疫抑制超越了免疫增强效果。祁海猜测,未来通过神经免疫学的进一步研究,应该可能在特定神经元、神经环路水平定量描述、评价不同锻炼方式、不同躯体运动形式、乃至不同“冥想”“禅修”过程对免疫系统的影响,从而帮助我们为加强“免疫力”而正确选择锻炼或其他增进健康的方式提供更明确的科学依据。这也是题图“勤動”所表达的愿景。 清华-北大生命科学联合中心2013级博士生张旭、清华生命学院2016级博士生雷博、上海科技大学2015级博士生袁媛、清华PTN项目2016级博士生张厉为本文的共同第一作者。该得到科技部和国家自然科学基金委科研基金的支持。祁海课题组还得到北京市科委、清华-北大生命科学联合中心、清华大学免疫学研究所、北京生物结构前沿研究中心、北京市慢性病免疫学研究重点实验室的支持。钟毅课题组得到清华麦戈文脑科学研究所的支持。另外,中国科学院武汉数学物理研究所徐福强课题组、清华大学药学院廖学斌课题组、首都医科大学孙文智课题组为本研究的顺利开展和完成作出了重要贡献。 论文链接: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2235-7
清华大学 2021-04-11
细菌/病毒/寄生虫免疫机理研究NMT工作站
“NMT界乔布斯”许越先生推荐创新平台 中关村NMT产业联盟推介成员单位创新产品 “生物安全,人人有责” 推出背景: 在国际竞争白热化,战争形态多样化的今天,生物安全已成为国家安全的重要组成部分,为积极应对这一挑战,2019年10月,生物安全法草案于首次提请十三届全国人大常委会第十四次会议审议。本次新冠肺炎疫情的爆发,让各界更加意识到,生物安全对于确保国家安全、保障社会稳定、人民群众生命安全和身体健康的重要性。 国家安全就是国家竞争,归根结底又是科技实力的竞争!因此,作为中国的高新技术企业,中关村NMT联盟的会员单位,旭月(北京)科技有限公司利用20多年的技术积累,以NMT:非损伤微测技术为底层核心技术,迅速推出了与国家生物安全相关多种检验,监测仪器设备,以及适用于多个学科及领域的研发平台: 《NMT生物安全创新平台》特制系列产品!   应对挑战: 1)活体组织器官水平研究:随着研究的深入,单细胞的生理状态,以及对药物的生理反应,与处于机体组织器官中的细胞的差异,已逐渐成为研究中的瓶颈。NMT不仅可以检测单细胞,还可以实现对细胞的原位检测,以及对活体组织器官的在体检测,很好地弥补了这一研究手段的空白。 2)免疫细胞代谢表型差异:通过对T细胞代谢表型,以及对αCD3/αCD28激活的反应,评价T细胞活化对自身免疫疾病的治疗效果。 分类及用途: 1)《细菌免疫机理研究NMT工作站》(型号:NMT-BIM-100) 基于底层核心NMT技术,以及成熟的技术解决方案,让科研人员可以马上投入相关科研创新工作。   2)《细菌免疫机理研究NMT工作站》(型号:NMT-BIM-200) 基于底层核心NMT技术,结合自身科研兴趣,以及其它相关技术参数,在我方技术人员协助下形成技术解决方案,让科研人员建立更具独有创新特色的实验平台。   《细菌免疫机理研究NMT工作站》(型号:NMT-BIM-100) 应对挑战: 1)活体组织器官水平研究:随着研究的深入,单细胞的生理状态,以及对药物的生理反应,与处于机体组织器官中的细胞的差异,已逐渐成为研究中的瓶颈。NMT不仅可以检测单细胞,还可以实现对细胞的原位检测,以及对活体组织器官的在体检测,很好地弥补了这一研究手段的空白。 2)免疫细胞代谢表型差异:通过对T细胞代谢表型,以及对αCD3/αCD28激活的反应,评价T细胞活化对自身免疫疾病的治疗效果。 用途: 基于底层核心NMT技术,以及成熟的技术解决方案,让科研人员可以马上投入相关科研创新工作。   参数: 1.基本功能: 1.1针对细菌免疫机理研究设计 1.2活体、原位、非损伤检测 1.3可检测指标:H+、K+、Ca2+、Cl-、O2 2.性能: 2.1自动化操作 2.2长时间实时和动态监测 2.3无需标记 2.4立体3D流速检测 3.软件: 3.1imFluxes智能软件,可直接检测、输出离子分子的浓度与流速   《细菌免疫机理研究NMT工作站》(型号:NMT-BIM-200) 应对挑战: 1)活体组织器官水平研究:随着研究的深入,单细胞的生理状态,以及对药物的生理反应,与处于机体组织器官中的细胞的差异,已逐渐成为研究中的瓶颈。NMT不仅可以检测单细胞,还可以实现对细胞的原位检测,以及对活体组织器官的在体检测,很好地弥补了这一研究手段的空白。 2)免疫细胞代谢表型差异:通过对T细胞代谢表型,以及对αCD3/αCD28激活的反应,评价T细胞活化对自身免疫疾病的治疗效果。 用途: 基于底层核心NMT技术,结合自身科研兴趣,以及其它相关技术参数,在我方技术人员协助下形成技术解决方案,让科研人员建立更具独有创新特色的实验平台。   参数: 1.基本功能: 1.1针对细菌免疫机理研究和研发设计 1.2活体、原位、非损伤检测 1.3可检测指标:H+、K+、Ca2+、Cl-、O2 1.4可实时监测和记录检测时的环境参数:温度、湿度、大气压、海拔、经纬度 1.5配备新指标拓展功能 2.性能: 2.1自动化操作 2.2长时间实时和动态监测 2.3无需标记 2.4立体3D流速检测 3.软件: 3.1imFluxes智能软件,可直接检测、输出离子分子的浓度与流速,以及检测时的环境参数
旭月(北京)科技有限公司 2021-08-23
西南大学稳态瞬态变温近红外荧光磷光光谱仪采购项目公开招标公告
稳态瞬态变温近红外荧光磷光光谱仪采购招标项目的潜在投标人应在中国政府采购网或西南大学采购与招投标管理中心网获取招标文件,并于2022年06月21日15点00分(北京时间)前递交投标文件。
西南大学 2022-05-31
中国海洋大学稳态瞬态荧光寿命光谱仪采购项目竞争性磋商公告
中国海洋大学稳态瞬态荧光寿命光谱仪采购项目竞争性磋商
中国海洋大学 2022-06-07
各种果蔬、天然植物保健功能饮料开发
成果描述:功能饮料作为保健食品的一种剂型,兼具了饮料的可口性和保健性,在发达国家已经十分普及。很多果蔬和天然植物原料本身含有丰富的功能原料,如桑椹、石榴含有丰富的多糖,多酚原料,对抗氧化,美容,调节人体肠胃等功能具有辅助疗效。我们利用先进的提取工艺和萃取技术和科学的组方,将普通的果蔬和植物原料开发成具有一定保健功能的保健饮料,满足现代人群日益增加的对健康的要求,具有很好的市场前景。市场前景分析:转让技术,已经成功转让桑椹、石榴、苦荞、玫瑰、天山雪菊等几项天然植物功能饮料。保健食品市场。与同类成果相比的优势分析:符合中国卫生部关于保健食品的原料要求,产品的卫生指标、理化指标、功效成分指标和安全性指标等均符合卫生部关于保健食品的相关要求。
四川大学 2021-04-10
一种植物盆栽试验隔热装置
本实用新型公开了一种植物盆栽试验隔热装置,其结构中包括上端设置开口的容置筒体,此容置筒体的侧壁和底壁由支承外壁和泡沫塑料内衬壁复合构成,在容置筒体内部底端的泡沫塑料内衬壁之上活动设置有若干层泡沫塑料垫层,在容置筒体的上端内侧活动设置有泡沫塑料组合套环,此组合套环由多组泡沫塑料圆环依次套接构成。本实用新型能够避免环境热量要素对盆栽试验植物的不良影响,确保试验数据和结果分析的正确性。
青岛农业大学 2021-04-11
一种可食性植物干燥剂
本发明涉及一种可食性植物干燥剂,组成中包括中草药的水提干膏及其活化后的药渣;由鱼腥草、无患子、茶梗和决明子组成。本品具有良好的抗菌吸湿效果,经SGS机构检测:其抗菌效果为一级;吸湿效果是普通硅胶的2.5倍。该干燥剂对身体无伤害,误食后无危害,吸湿性高,可广泛应用于食品及日用化工领域。研究发现,可食性植物干燥剂还具有降低高尿酸血症小鼠血清尿酸水平的作用,以及降低高脂血症大鼠血清总胆固醇作用。
福建中医药大学 2021-04-26
一种简易植物细胞培养机构
本实用新型涉及一种简易植物细胞培养机构,包括培养架,在培养架上设有多个横向固定板,横向固定板上设有多个简易植物细胞培养单元,简易植物细胞培养单元包括与横向固定板连接固定板以及活动板,固定板和活动板呈“V”型夹角,固定板和活动板的对置内侧面上均设有固定块,两个固定块上设有凹槽,两个固定块的凹槽内卡合有细胞培养桶,横向固定板上设有供气泵,供气泵通过软管与细胞培养桶连接。活动板的一侧通过升降气缸与横向固定板连接,放置细胞培养桶时,升降气缸控制活动板转动打开“V”型口,细胞培养桶放置在固定块的凹槽内后,升降气缸控制活动板的“V”型口夹紧即可固定细胞培养桶,该植物细胞培养机构结构简单,成本低。
浙江大学 2021-04-13
外来入侵植物对天敌的防御进化机制
发现外来入侵植物豚草(Ambrosia artemisiifolia)与原产地专食性昆虫广聚萤叶甲(Ophraella communa)再次相遇之后,增强了对专食性天敌的抵抗力,同时降低了对广食性天敌的抵抗力。而这个过程是由于植物体中相关次生化学物质减少所导致的。该研究从一个全新的角度验证了防御转移假说,被认为丰富了入侵生态学的理论,并为未来生物控制长期效果的评估提供了新的思路。
中山大学 2021-04-13
植物信使RNA (mRNA)代谢和mRNA质量监控
真核生物中,mRNA的降解对于mRNA的数量和质量调控都发挥关键的作用。成熟的mRNA在细胞中作为模板指导蛋白质的合成,而参与蛋白质翻译的mRNA的数量受到精确调控。这一过程不仅取决于基因的转录水平,也决定于mRNA的降解速率。mRNA 降解主要包括多聚腺苷酸尾(polyA tail)的去除,脱帽(decapping)和核酸酶(ribonuclease)的消化。新近的研究表明,植物细胞中mRNA也可以在蛋白翻译进行的同时被核酸酶消化,即mRNA逐步退出蛋白翻译过程与其降解是偶联的过程。为保证蛋白翻译的准确性,植物细胞主要通过依赖翻译的mRNA质量监控机制进行缺陷mRNA的分选及清除,从而实现mRNA质量的调控。这些mRNA质量监控机制同时也可以作为一种基因表达调控方式精细调节植物生长发育及环境适应性。在有缺陷的mRNA不能被核酸酶及时清除时,植物启动依赖小RNA的转录后基因沉默途径(PTGS, posttranscriptional gene silencing)加以剪切使其丧失功能。转录后基因沉默作为一种防御手段清除过量产生的异常mRNA尤其是外源基因表达的mRNA,同时mRNA降解途径确保转录后基因沉默极少作用于内源编码基因。该综述对上述过程的分子机制及其在植物中的生物学功能进行梳理论述,并展望植物领域关于mRNA动态降解以及mRNA的数量和质量监控机制有待研究的问题。
南方科技大学 2021-04-13
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