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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
一种超超临界锅炉闭环燃烧优化控制方法
本发明公开了一种超超临界锅炉闭环燃烧优化控制方法,基于无迹卡尔曼滤波最小二乘支持向量机建立的燃烧系统动态模型能够准确地反映锅炉效率和NOx排放随负荷变化的动态特性,同时更新机制的引入也保证了动态模型在不同的工况条件下依然具有良好的自适应能力和预测能力。1000MW燃煤锅炉在变负荷和负荷稳定时,调节量、被控指标及相关参数均处于合理范围且变化平稳的情况下,均能够使锅炉效率维持稳定,同时SCR入口折算后NOx浓度较投运前有明显降低。
东南大学 2021-04-13
一种目字型电动汽车混合电源控制方法
电动汽车的锂电池组受汽车工况剧烈变化的影响,寿命显著降低,采用混合储能结构,可以在满足动力需求、续驶里程的条件下,大幅度降低电池组成本,有效延长电池组寿命。本发明适用于电动汽车混合电源装置,采用一种目字型电动汽车混合电源控制方法,通过对动力需求的重新分配,优化配置不同储能装置的工作状态,使得每一种储能装置都可以工作在最为适合的工况,实现能量转换或能量输出的效率、寿命、成本、可靠性等性能的优化。电子控制单元通过通讯总线实时读取第一储能装置和第二储能装置的荷电状态,根据两者的荷电状态控制第一开关和第二开关的导通与关断以及发电装置的开启与关闭。通过两组储能装置的合理切换实现储能装置电能输出不中断条件下的过充、过放和温度保护等功能,通过对两组储能装置进行隔离切换控制,有效提高系统状态参数的估算精度,并有效回收再利用再生制动能量。本技术可应用于电动汽车的储能系统,实现电动汽车储能系统的混合化,有效提高动力电池的寿命,其工艺简单,原理可靠,操作方便,使用寿命长,电源控制合理高效,能耗少,环境友好。
青岛大学 2021-04-13
复合能源应用的猪舍小气候环境控制系统
本实用新型提供一种复合能源应用的猪舍小气候环境控制系统,包括猪舍,猪舍的地面铺设有辐射盘管;还包括太阳能模块、沼气模块、地下水冷却模块和蓄热水箱;太阳能模块包括连接在一起的太阳能集热器、第一水泵和第一换热管,沼气模块包括沼气池、沼气锅炉、第二水泵和第二换热管,沼气池与沼气锅炉连接,沼气锅炉和回水口之间连接第二水泵和第二换热管,地下水冷却模块包括抽水管、回水管和第三水泵,抽水管与第三水泵连接,第三水泵与辐射盘管连接,回水管与辐射盘管连接;蓄热水箱中还设置有第三换热管,第三换热管与第三水泵连接,第三换热管与辐射盘管连接。实现猪舍自动控温以降低工人劳动强度。
青岛农业大学 2021-04-13
大型煤化工企业关键能源系统节能优化与控制
本项目的特点:(1)研发煤化 工企业基于物联网智慧节能云服务平台 的能源系统在线监测及控制技术,能够 准确预测大型煤化工企业节能改造的空 间与潜力。(2)研发有效防积灰、堵 灰和抗腐蚀的高效模块化换热器技术研 发工艺。(3)研发低品位烟气余热回 收技术及能级提升系统研发,基于仿生 防磨原理、非能动流型调控原则,设计 新型翅片结构。
安徽建筑大学 2021-01-12
五轴数控钻床计算机控制及CAD系统
研发阶段/n内容简介:本项目是为轻工业机械配套的计算机控制设备。执行部件为交流侍服驱动系统。经运行证明,该系统性能稳定、可靠,控制精度达到±5?m,钻孔速度达到12孔/秒,属于高速钻床,比香港产同类型产品速度提高了近一倍。本课题解决了两个难题:一是高速数据通信问题;二是工业现场抗干扰问题。目前我们正在准备开发第三代数控系统,已经有了初步成果。技术指标:控制精度可达到±0.5μm。在塑料、木质工件上钻速度最高可达到12孔/秒,五轴同动,单轴速度达到1.2米/秒。应用领域:本控制系统适用于五轴同动的各种
湖北工业大学 2021-01-12
大型同步电动机励磁控制器
研发阶段/n内容简介:本技术研制的DTLC-201(202)型同步电动机励磁控制器主要针对水利系统大、中型泵站而设计的。经过多次优化设计,在充分考虑大、中型泵站的负载特性、人员素质、经济条件等实际情况,不改变原系统的主要电路并尽量保留原系统的合理部分,另外增加了延时投励、双重限流等实用功能。本控制器使用、维护方便,运行可靠,改造成本低。安装一块控制板可以代替改造前的十块插件。技术特点:①移相触发,具有功耗小、抗干扰性能好,移相范围宽,外接元件少等优点;②投励综合、起动平稳,对电机冲击小;③励磁给定,
湖北工业大学 2021-01-12
环形交叉口时空优化设计与信号控制技术
传统无信号控制环形交叉口适应于流量较小的交叉口,当流量增加时,往往成为城 市交通拥阻的主要发生地之一,国内大量环形交叉口面临改造问题。 本成果基于杨晓光教授首先提出并践行的“环形交叉口左转二次控制理论”,对环 形交叉口在空间上和时间上形成了优化设计技术,包括机动车交通和慢行交通空间设计 与信号控制技术,以及非常规环形交叉口的布局设计;以及信号控制中的主要参数相位 相序、绿灯时间、相位损失时间的计算方法。 成果给出了信号控制环形交叉口通行能力关键影响因素间的定量关系,可以最佳确 定绿灯间隔时间、环道左转容量等参数。并提出了信号控制环形交叉口直行与左转通行 能力的计算方法,在此基础上,可计算分析信号周期、中心岛半径与环形交叉口通行能 力的最佳组合。 本成果的应用将规范各类环形交叉口的交通秩序,改善城市交通面貌;极大地提高 环形交叉口的通行效率,缓解城市道路交通压力;避免对环形交叉口进行无谓改造,节 省城市建设资金,减少对城市环境等的破坏。
同济大学 2021-04-13
用于硝汞协同控制的催化剂及制备方法
本发明公开了一种用于硝汞协同控制的催化剂及其制备方法,所述催化剂由以下质量百分比计的组分制成:载体:TiO272-98.6%,活性组分:V2O50.1-5%、WO31-10%、Cr2O30.1-5%和Nb2O50.1-5%,助催化剂0.1-3%。本发明可用于烟气中氮氧化物的还原同时将零价汞氧化成二价汞然后加以控制,具有较高脱硝性能的同时具备高的汞氧化性能,相比于目前商用SCR催化剂,很大程度上提高了催化剂的汞氧化率,可以适应我国燃煤电厂中脱汞的要求,且SO2/SO3转化率较低,并且有较好的抗中毒能力,是一种低成本、高性能的新型催化剂。
浙江大学 2021-04-13
室状炉群计算机优化加热控制系统
近几十年来,随着计算机技术的发展和自控水平的不断提高,均热炉群生产自动化控制技术也取得了一定的进展。现有的均热炉群计算机控制系统,其技术水平大致可分为以实现合理空燃比为目标的基础自动控制、以钢锭加热数学模型为基础的优化加热控制和协调炼钢—浇注—加热及轧制等一条龙的优化控制和调度管理系统。 国内现有的22个初轧厂中已有15家配置了计算机控制系统,但是绝大部分是以燃烧控制为主,即控制的对象是炉温,而不是被加热的钢锭。因此,随时掌握钢锭在全部传输过程中热状态的动态响应,采取有效措施进行钢锭优化加热控制,实现均热炉群的最佳生产调度和管理一直是初轧生产中令人关注的研究课题。 该项目可以应用于冶金、机械等行业的周期生产的加热炉计算机控制,特别适合应用在炉群控制系统中。
北京科技大学 2021-04-13
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