Nature子刊:经常被病菌感染导致记忆下降
生物通 · 2017/05/20
纽约大学Langone医学中心的研究人员5月15日在线发表《Nature Medicine》文章,声称发现了机体对抗流感病毒和HIV病毒的免疫反应导致学习和记忆问题的分子机理。


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纽约大学Langone医学中心的研究人员5月15日在线发表《Nature Medicine》文章,声称发现了机体对抗流感病毒和HIV病毒的免疫反应导致学习和记忆问题的分子机理。文中证据表明,病毒进入小鼠血液后,开启“急救”免疫细胞(CX3CR1highLY6Clow单核细胞)释放炎症信号蛋白TNFα,TNFα运行至大脑,阻止神经细胞连接形成。

病毒之所以这么做,目的是阻止神经细胞将免疫反应感觉信息转变成记忆。

长久以来,人们虽然已经意识到通过病毒而激活的免疫反应会造成认知问题,但其作用机制尚不清楚。新的研究报告指出,与病毒相关的免疫激活导致大脑皮层神经回路神经细胞之间失联,而这部分大脑区域与学习有关。因此,受病毒感染的小鼠学习能力表现较差。

神经树突(dendrites)是接受其他神经元传入信息的入口,神经网络通过改变树突枝(或称棘“spines”)的物理布线来增加神经触处,从而形成记忆。之前的研究表明,学习新的运动技能可增加运动皮层树突棘,而树突棘的拓展又能改善动物的学习能力。

本文实验发现,将小鼠暴露于一种被称为poly(I:C)的模拟病毒感染条件下时,小鼠的树突棘200%的低于免疫系统未被激活的小鼠,这表明模拟病毒感染小鼠的神经突触网络已被破坏。


给转基因小鼠(L5神经元的Thy1表达黄色荧光蛋白)注射模拟病毒感染


双光子显微镜观察结果显示,病毒感染后(右)的突触棘减少

此外,研究人员训练小鼠在旋转杆上爬行,以测试它们的运动学习(肌肉协调)能力,暴露于poly(I:C)模拟感染的小鼠的表现与缺少突出棘的小鼠一样。

对小鼠注射poly(I:C)后,研究人员还测量了小鼠体内的促炎性信号蛋白“细胞因子”水平,随后发现了与其他细胞因子相比,TNFα的信号表达水平更强、更持久。


“病毒”感染后血浆(左)和皮质(右)TNFα变化水平(ELISA)

因此,研究小组成员推测,全身免疫反应调控脑部细胞连接的事件,可能是通过TNFα信号来执行的。

使用基因工程手段,缺失小鼠白细胞的TNFα信号后,再将转基因小鼠暴露于病毒模拟物,发现小鼠的突出棘数量和运动学习能力都没有下降。

神经失联的触发事件并非发生在脑内,而是大脑外围(periphery)。在这里,病毒首先与血液中的CX3CR1highLY6Clow单核细胞发生接触。

“我们经常在临床中观察到,患有慢性或急性传染病的病人往往伴有运动机能和记忆机能丧失,”纽约大学麻醉、围手术期护理和疼痛医学系的助理教授杨广博士说。“我们的研究表明,现有的靶向TNFα的抗炎药物可以防止因外围感染引起的脑功能障碍。”

杨广博士和他的同事们下一步将寻找针对CX3CR1highLY6Clow单核细胞的药物或物理治疗手段,防止它们将病毒感染后的不良信号传递给大脑。同时,也会测试现有的抗TNF药物,如治疗类风湿关节炎的英夫利昔单抗,可否用于防止病毒感染造成的认知障碍。

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