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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
带警示透明洗胃机制模型透明洗胃模型XM-XW
XM-XW带警示透明洗胃机制模型   XM-XW带警示透明洗胃机制模型为成年人头颈及躯干上部,解剖结构精确,包括牙、舌、悬雍垂、气管、支气管、左右肺脏、食管、胃、膈、胆囊、胰腺、脾、十二指肠、结肠等结构,胸腹部外皮为透明外壳,便于观察内部解剖结构以及操作全过程。   功能特点: ■ 可实现洗胃时的多种体位:仰卧位、左侧卧位、坐位。 ■ 瞳孔示教:瞳孔缩小与瞳孔散大直观对比。 ■ 可进行鼻饲术、氧气吸入疗法、口腔护理、经口经鼻吸痰术、气管切开术后护理操作训练。 ■ 可进行胃肠减压术、胃液采集术、十二指肠引流术、双气囊三腔管压迫术操作训练。 ■ 仿真实大小的透明胃,可经口、鼻进行洗胃器洗胃、电动吸引器洗胃、胃管洗胃、洗胃机洗胃,可在操作时观察胃管进出胃腔的全过程,并能容纳300ml的液体。 ■ 带有灯光警示系统,提示胆囊的不同解剖部位。 ■ 模型使用完毕,消化道内残存液体可方便的从专用管道排出。
上海欣曼科教设备有限公司 2021-08-23
分娩机转示教模型,分娩机制模型XM-FM
XM-FM分娩机转示教模型   XM-FM分娩机转示教模型(分娩机制仿真模型)适用于高等医学院校妇产科、助产、卫生、护士等学校妇产科讲解正常分娩过程时作为直观和演示教具,并能作为胎儿娩出时保护会阴用。   一、功能特点: ■ 该模型为剖面直观的标准仿真人大小结构而设计。 ■ 精准的解剖标志,子宫与骨性盆腔的轮廓。 ■ 模型由机械传动结构演示分娩中衔接-下降-俯屈-内旋转-仰伸-复位及外旋转-肩娩出等正常机转动作。 ■ 仿真的产道皮肤、模拟真实分娩情景。 ■ 胎儿光滑柔软,可辨别囟门。   二、标准配置: ■ 分娩机转示教模型:1台 ■ 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
专家报告荟萃⑧ | 陈慕恒:探索和建设“五题联动”工作机制 落实企业教育科技人才一体化改革要求
党的二十大报告首次将教育、科技、人才合成单独章节进行专题论述,党的二十届三中全会《决定》进一步阐明了教育科技人才一体化推进的具体方向。中国铁路成都局集团有限公司职教培训工作,聚焦“精准培训”和“从真学真练真考到真会”的新工作目标,构建了“现场问题-科研课题-教学专题-演练习题-考评试题”“五题联动”,产、教、研融合“三位一体”的发展模式。
中国高等教育博览会 2024-12-13
精彩活动预告① | 第63届高博会科技赋能教育系列报告活动——心智·进化:AI驱动心理育人新生态研讨会
5月23日至25日,第63届高等教育博览会将在长春举行。在高等教育“数字化转型”与“高质量发展”双轮驱动的时代背景下,大学生心理健康工作正面临前所未有的机遇与挑战。
高等教育博览会 2025-05-12
多相永磁同步电机驱动系统故障诊断方法
本发明公开了一种多相永磁同步电机驱动系统故障诊断方法。本发明的方法包括:(1)对待诊断多相永磁同步电机驱动系统的速度传感器、直流母线电压传感器、相电流传感器输出信号进行采集;(2)利用步骤(1)中采集得到的信号分别计算转速指数SI、磁链差绝对值|Δψ|、谐波平面电流幅值Ixy、正半波电流指数CI+和负半波电流指数CI?;(3)速度传感器故障诊断;(4)电压传感器故障诊断;(5)谐波平面电流状态检测;(6)缺相故障诊断;(7)S1开关管开路故障诊断;(8)S2开关管开路故障诊断;(9)电流传感器故障诊断。本方法在不增加外部辅助电路的前提下,能够实现各类故障快速、准确的诊断。
东南大学 2021-04-11
航空高功率密度高可靠发电与电驱动技术
发电与电驱动技术是多电/全电飞机电源与作动系统的核心,本项目在高功率密度高可靠电机设计与控制方面取得了重要创新成果,形成的系列化产品已成功应用于我国多个型号飞机,打破了国外对我国航空领域高功率密度电机技术的严格封锁,显著提升了飞机电源与作动系统技术性能。研发成果取得了很好的社会与经济效益。成果获江苏省科学技术一等奖和国家技术发明二等奖等。 技术特征 1、高速高可靠定子励磁双凸极电机高压直流发电技术; 2、大功率电励磁无刷同步电机变频交流起动发电技术; 3、高功率密度永磁/混合励磁电机驱动技术。
南京航空航天大学 2021-05-11
一种复现人手抓取功能的欠驱动假肢手
本发明公开了一种复现人手抓取功能的欠驱动假肢手,并在手 掌内设有指间驱动机构和拇指驱动机构;其中手指本体以滑轮为主要 部件,手指内传动机构采用钢丝绳依次交替缠绕于手指的各滑轮上, 指内关节间采用弹性元件柔性耦合,指间驱动机构采用两个电机协同 驱动四个手指以及其多个自由度;拇指本体内以滑轮为主要部件,手 指本体内传动机构采用传动绳作为传动介质,指间驱动机构采用齿轮 组件配合传动,实现两个电机控制拇指的四个自由度。通过本发明, 能够精确完成对各种物体的自适应抓取,复现人手丰富的抓取操作功 能,并具备结构紧凑、体积和重量进一步降低、便于操控和抓握动作精确等特点。
华中科技大学 2021-04-11
航空高功率密度高可靠发电与电驱动技术
发电与电驱动技术是多电/全电飞机电源与作动系统的核心,本项目在高功率密度高可靠电机设计与控制方面取得了重要创新成果,形成的系列化产品已成功应用于我国多个型号飞机,打破了国外对我国航空领域高功率密度电机技术的严格封锁,显著提升了飞机电源与作动系统技术性能。研发成果取得了很好的社会与经济效益。成果获江苏省科学技术一等奖和国家技术发明二等奖等。技术特征1、高速高可靠定子励磁双凸极电机高压直流发电技术;2、大功率电励磁无刷同步电机变频交流起动发电技术;3、高功率密度永磁/混合励磁电机驱动技术。应用范围:与航空工业601所、602所、603所、609所、贵阳185厂、北京125厂以及航天803所等长期合作,形成的高功率密度高可靠电机技术成果已在12种型号新研战机、战车电源与电动力系统中获得成功应用。
南京航空航天大学 2021-04-10
一种欠驱动的仿生四足机器人
一种欠驱动的仿生四足机器人,属于仿生机器人领域,解决现 有仿生四足机器人腿部的质量和转动惯量过大的问题,同时减小与地 面碰撞产生的能量损失,增加腿的柔顺性。本发明由机身以及前左腿、 前右腿、后左腿、后右腿组件构成,前左腿、前右腿、后左腿和后右 腿组件的结构相同,前左腿、前右腿组件左右对称、分别连接于机身 前部的左右两侧,后左腿、后右腿组件左右对称、分别连接于机身后 部的左右两侧。本发明驱动电机都布置在机身上,减小了腿部的质量 和转动惯量,提高机器人运动速度;通过拉线方式实现膝关节和踝关 节联动,减小了主动电机的数量;腿部拉簧顺应机构和踝关节处扭簧, 可以降低与地面碰撞带来的能量损失,提高能量的利用效率。 
华中科技大学 2021-04-11
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