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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
脊神经的组成和分布电动模型XM-D017
XM-D017脊神经的组成和分布电动模型   XM-D017脊神经的组成和分布电动模型示感觉纤维传导本体感觉、触觉、痛觉,运动纤维传导内脏和躯体的运动传导及相应的效应器,适用于大、中专医学院校在讲解脊神经组成及分布范围时作为直观教具。 一、示教内容: 根据脊神经的分布和功能,可将其组成的纤维成份分为四类: ■ 躯体感觉纤维:分布于皮肤、骨骼面、腱和关节,    将皮肤的浅部感觉(痛、温度等)和腱、肌、关节的深部感觉冲动传入中枢。 ■ 内脏感觉纤维:分布于内脏、心血管和腺体、传导来自这些结构的感觉冲动。 ■ 躯体运动纤维:分布于骨骼肌、支配其运动。 ■ 内脏运动纤维:分布于内脏、心血管和腺体,支配平滑肌和心肌的运动,控制腺体的分泌。 二、技术参数: ■ 尺寸:40×40×8cm ■ 材质:PVC材料+木框 三、标准配置: ■ XM-D017脊神经的组成和分布电动模型:1台 ■ 电源线:1根 ■ 说明书:1册 ■ 保修卡合格证:1张
上海欣曼科教设备有限公司 2021-08-23
XM-D017脊神经的组成和分布电动模型
XM-D017脊神经的组成和分布电动模型   XM-D017脊神经的组成和分布电动模型示感觉纤维传导本体感觉、触觉、痛觉,运动纤维传导内脏和躯体的运动传导及相应的效应器,适用于大、中专医学院校在讲解脊神经组成及分布范围时作为直观教具。 一、示教内容: 根据脊神经的分布和功能,可将其组成的纤维成份分为四类: ■ 躯体感觉纤维:分布于皮肤、骨骼面、腱和关节,    将皮肤的浅部感觉(痛、温度等)和腱、肌、关节的深部感觉冲动传入中枢。 ■ 内脏感觉纤维:分布于内脏、心血管和腺体、传导来自这些结构的感觉冲动。 ■ 躯体运动纤维:分布于骨骼肌、支配其运动。 ■ 内脏运动纤维:分布于内脏、心血管和腺体,支配平滑肌和心肌的运动,控制腺体的分泌。 二、技术参数: ■ 尺寸:40×40×8cm ■ 材质:PVC材料+木框 三、标准配置: ■ XM-D017脊神经的组成和分布电动模型:1台 ■ 电源线:1根 ■ 说明书:1册 ■ 保修卡合格证:1张
上海欣曼科教设备有限公司 2021-08-23
北京返程客流溯源监测与疫情相关分析
随着返京高峰的到来,计算机学院软件开发环境国家重点实验室童咏昕教授团队与滴滴出行公司开展合作研究,全力攻关首都返程客流溯源监测与疫情相关分析,完成如下三方面内容:(1)协助北京市有关部门追溯确诊或疑似病例,并预警具有疫情接触风险的相关人员;(2)溯源外埠返京客流到北京各城区的人群流动模式,监测分析北京市各居民小区中外埠经历人群的动态移动模式;(3)分析外埠返京客流来源与首都各居民小区疫情变化的相关性。为服务社会大众了解疫情走势,并为相关部门提供决策支持,北航大数据与脑机智能高精尖创新中心刘旭东教授、胡春明教授、李建欣教授等组织师生,与复杂系统可靠性实验室李大庆研究员联合组成团队,全力投入建模和系统研发,已向决策部门提供疫情数据评估与预警报告、区域物资保障评估专项报告等,并迅速开发“新冠肺炎疫情数据导航服务”平台,数据单日访问量近 5 万次。此外,中心还进行新型冠状病毒的疫情评估与预测报告并开发疫情实时更新系统。中心对疫情现状进行分析和预测,为公众提供及时、准确的疫情态势分析、走势预测、舆情动态和政策措施等智能数据服务,实现全国及重点城市日度传播系数计算、短期确诊人数预测和长期疫情拐点。
北京航空航天大学 2021-04-10
印刷机械设备及其相关控制技术
研究领域机电一体化技术应用研究;智能控制技术研究科研成果及简介1.冲压控制平台应用技术:主要用于五金等行业中的自动化机械手控制、冲床控制以及自动装卸料控制等等。2.旋转机械手及其应用技术:用于物料的搬运、多工位生产、多道进料生产等等控制。3.直进式机械手及其应用技术:应用同上。4.印刷机械设备及其相关控制技术。获奖与专利一种搬运机械手,国家发明专利可转让项目1.冲压控制平台及其实用技术;2.搬运机械手及其实用技术;3.印刷机控制系统实用技术;4.电池极片生产设备实用技术等。可承担(合作开发)科研项目与技术合作1.五金等行业的自动化设备改造、研制、生产等等;2.印刷行业相关合作;3.电池极片设备相关合作;4.数控技术及其应用等等。
河北工业大学 2021-04-11
软组织生物力学相关辅具
创面压力无线检测器:在烧伤患者的治疗过程中,压力衣或绷带压力分布不均,长时间使用患者会有不适感,甚至出现皮肤溃疡。而如何调整绷带压力一般都是由医师个人经验决定,缺乏科学、精确的手段。针对以上问题,先后设计了两代压力检测装置样机,包括第一代基于 CC2500 的创面压力检测器和第二代基于蓝牙 4.0 的创面压力检测器。本项目所研制的压力测量仪器紧密结合临床需求,操作简单,成本低。该产品投入市场后,可替代目前临床使用的同类产品。据统计 , 烧伤的发病率为总人口的 5‰~ 10‰,工业城市发病率略高,男性、青壮年烧伤较多见,家庭烧伤学龄前儿童多见。我国每年发生烧伤者近千万人,需住院治疗的达数十万人之多,而且严重烧伤的病人死亡率很高。因此市场需求量非常巨大,所产生的经济效益也非常可观。
西安交通大学 2021-04-11
锂电池有机电极材料相关研究
锂离子电池目前广泛应用于各类便携式电子设备,在人类社会的信息化、移动化、智能化、社会化等方面凸显作用,并有望在电动汽车和智能电网等领域大规模应用。商品化锂离子电池的正极材料主要是无机过渡金属氧化物和磷酸盐,其中过渡金属资源大都不可再生,电池回收利用技术复杂、成本高,从长远的角度来看可能会面临资源短缺等难点问题。因此,可循环再生的电极材料开发已成为电池领域的学术前沿和重大需求。有机电极材料由于含有丰富的碳、氢、氧等元素而显现出可再生、绿色环保、低成本和高容量等优点,近年来受到了广泛的关注。有机电极材料的制备具有合成创造的特点。有机电极材料一般可以从植物中(比如玉米等作物和苹果等果蔬)直接提取或者以生物质材料为原料通过简单的方法制备得到;在有机材料提取制备、电池装配和回收过程中产生的二氧化碳又可以被植物吸收利用,因而体现了很好的循环和可再生性。然而,有机电极材料还面临着在电解液中溶解度大、导电性差、密度低等难点问题,其材料特征、作用机理、构效关系等亟待深入理解。陈军院士,1967 年生,1985-1992 年在南开大学化学系学习,先后获学士、硕士学位,并于 1992 年留校工作;1996-1999 年在澳大利亚 Wollongong 大学材料系学习,获博士学位;1999-2002 年在日本大阪工业技术研究所任研究员。自 2002 年任南开大学教授、博士生导师,2014 年入选英国皇家化学会会士(FRSC), 2017 年当选中国科学院院士,2020 年当选发展中国家科学院院士。2020 年重要锂电成果有:Nat. Rev. Chem.:实用锂电池有机电极材料的前景 Angew. Chem. Int. Ed.:紫精晶体作为锂电池正极的储能机理及结构演化 Materials Today:锂离子电池高能层状氧化物正极材料的研究进展与展望
南开大学 2021-04-13
热气溶胶灭火剂及相关技术
成果简介:自主研发K型和S型热气溶胶灭火剂及灭火装置技术,可以为客户提供K型和S型热气溶胶灭火剂配方和制备工艺,提供装药量从100克到 10kg的各种热气溶胶灭火装置成套技术,并可以根据客户要求研制汽车、配电柜等特殊行业专用各种特殊用途灭火装置。技术指标全面达到和超过公安部标准GA499.1-2010,并且可以负责所开发研制的产品通过天津消防所性能检测,获得相应检测报告。 项目来源:自行开发 技术领域:公共安
北京理工大学 2021-04-14
咖啡相关废弃物资源化利用
咖啡作为世界上消费量最大的饮品,在国内和国外均有广阔的市场。云南省作为我国最大的咖啡种植省份,其产量也逐渐在国际市场占有更大的比例。在种植、采收和生产咖啡的过程中也会产生大量的废弃物,目前基本上作为垃圾处理。 本项目瞄准农林废弃物的“无废”利用的资源化研究,通过对上述咖啡废弃物中所含有的有效功能成分的深入研究,并运用前沿的生物提取和分离技术,从咖啡废弃物获得咖啡油、葫芦巴碱、咖啡因、多种绿原酸衍生物、膳食纤维和植物基碳材料等多种高值功能成分,开发了成熟的工艺路线,获得了多项自主知识产权,取得了丰硕的成果。 本成果使咖啡废弃物变废为宝,减少了垃圾的排放,提供了降低碳排放的重要途径,建立了农林废弃物资源化利用的基本范式;提供了大量有效功能成分化合物,拓宽了其来源渠道;从多环节提升咖啡产业的附加价值,并具有极高的推广价值。 图1.本项目提取的咖啡油
北京理工大学 2023-04-23
气溶胶与降水减少相关物理机制
发现由人为活动产生的气溶胶可显著抑制华南四月中尺度对流系统的发生频次,进而显著减少降水,并阐释了其物理机制。此发现解释了近40年来华南四月降水减少的原因。 研究团队首先分
南方科技大学 2021-04-14
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