【Nature】新发现：脑和脾的相互作用有助于抗体的产生

       大脑和身体相互作用的复杂方式能够影响健康的多个方面，从情绪到免疫功能。器官是免疫系统获得性免疫分支中启动反应所需活动的主要中枢，能够处理一种针对特定致病因子的防御。脾脏作为淋巴系统的一部分，有助于免疫防御。

       脾脏的实质分为白髓、红髓和边缘区三部分。白髓由密集的淋巴细胞构成，是机体发生特异性免疫的主要场所。当抗原侵入脾引起体液免疫应答时，白髓内淋巴小结会大量增多。红髓主要由脾血窦和脾索组成，红髓内血流缓慢，使抗原与吞噬细胞的充分接触成为可能，是免疫细胞发生吞噬作用的主要场所。边缘区（MZ）位于红髓和白髓的交界处，此区淋巴细胞较白髓稀疏，以B细胞为主，但有较多的巨噬细胞（Mφ），是脾内捕获抗原、识别抗原和诱发免疫应答的重要部位。

       支配脾脏的神经主要是腹腔交感神经节后纤维，由脾门伴随脾动脉进入脾脏，其中胆碱能神经除与脉管系统伴随分布外，脾组织实质内也有分布，而且分布于不同结构的神经纤维相互连接。脾交感神经对脾脏免疫功能的影响主要表现为两个方面：调节脾脏血液灌流量和脾免疫细胞功能。脾交感神经电生理活动与内毒素呈剂量依赖关系，内毒素剂量越大，脾交感神经电生理活动强度越高，潜伏期越短，脾脏血液灌流量越低，说明脾交感神经对内毒素的敏感性较高，能快速调节脾脏血流量，使之表现出相应的免疫反应。研究还发现全身发热引起的脾脏交感神经冲动释放，会引起脾脏细胞因子相关基因表达的改变，其中以IL-1、IL-6最为明显，但对免疫功能影响的具体作用还不清楚。脾脏的神经纤维处于结构不断重塑、功能不断改建之中，这与机体不断接受刺激，免疫系统与神经内分泌系统同时不断地感受刺激、协调功能、作出应答和调节有关。

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）。为神经免疫学研究拓展出了一个新方向。

       脾神经支配及其在T非依赖性反应中对浆细胞形成的影响缺乏，CRH神经元介导的浆细胞形成促进需要脾神经，脾神经活动能够调节浆细胞的形成，从而调节获得性免疫。

      手术去除小鼠脾神经后，消除了植物神经系统的输入，并阻止了从大脑到脾的自上而下的控制。手术后，给动物注射抗原。产生靶向该抗原的抗体的浆细胞大量出现在未进行神经切除的“假”手术的对照小鼠中。在失神经的小鼠中没有发生这种增加，表明脾神经活性调节浆细胞的形成，从而调节适应性免疫。

a – c，用于去神经手术的照片。假手术（d）小鼠和失神经（e）小鼠的整个脾脏横截面， f，g，假手术（f）或去神经（g）小鼠在手术后1周的整个脾脏部分的代表性图像

       药理学、遗传学实验，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。

      乙酰胆碱是植物神经系统的关键信号成分。B细胞表达一种称为烟碱样受体的乙酰胆碱受体，该受体的蛋白亚基，包括一个称为Chrna9的蛋白。为了测试含Chrna9的烟碱样受体在浆细胞形成中的作用，将可以产生免疫细胞的造血干细胞移植到经过处理以去除自身造血干细胞的小鼠中。NP-KLH免疫后13天在小鼠中经皮下注射乙酰胆碱氯化物或去甲肾上腺素酒石酸一水合物。从免疫后第8天到第12天，每天两次按所示剂量服用。当移植的干细胞来自缺乏基因编码Chrna9基因的小鼠时，注射抗原后这些动物产生的浆细胞要少于接受抗原注射并移植具有完整基因的干细胞的动物。该结果表明B细胞表达乙酰胆碱受体对脾神经的这个促进作用不可或缺。

通过分析基因片段的DNA序列，PCR基因分型结果，完成AChR缺陷型小鼠的产生和乙酰胆碱类似物对乙酰胆碱结合的检测。

       小鼠脾脏神经支配在T细胞依赖性而非T细胞非依赖性免疫反应中特别损害浆细胞的形成。以这样的方式脾神经活性增强的浆细胞的生产，需要B细胞应答性乙酰胆碱通过α9烟碱受体介导，和T细胞表达胆碱乙酰转移酶，可能是去甲肾上腺素能神经和乙酰胆碱反应B细胞之间的中继。

      脾脏和大脑连接的神经回路

      研究人员识别了两个关键大脑区域（杏仁核和下丘脑室旁核），包含连接脾神经的神经元。这些区域是包含心理应激（例如恐惧或威胁情况）反应的主要中枢，在调节神经内分泌激素的产生中有至关重要的作用。例如一条称为下丘脑-垂体-肾上腺轴的通道。

将光纤植入大脑的PVN和CeA区。红色，ChR2 +神经元。电极植入脾神经周围

       行为可以刺激这条脑-脾神经轴从而增强免疫应答

       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。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。杏仁核（CeA）和室旁核（PVN）中表达促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）的神经元连接到脾神经。这些神经元的消融或药理学抑制作用减少了浆细胞的形成，而这些神经元的药理学激活作用增加了免疫后的浆细胞丰度。

       尽管这些基于电路的实验方法为大脑-脾轴的存在提供了关键证据，但研究人员也需要使用激活大脑“压力中心”的适当干预措施来测试他们的模型。然而，杏仁核中央核和室旁核中的神经元在一条途径中起作用，导致肾上腺应激反应中分泌激素糖皮质激素，而糖皮质激素有潜在的免疫抑制作用。肾上腺分泌的糖皮质激素浓度可能取决于应激的严重程度，为了避免可能的糖皮质激素驱动的免疫抑制可能干扰抗体产生的分析，研究人员将小鼠置于升高的平台上，这提供了一种只引起中度应激的行为状态。从而导致CeA和PVN CRH神经元的激活并增加浆细胞的形成。在免疫的小鼠中，一种依赖于完整的脾神经CeA和PVN中的CRH神经元的方式诱导抗原特异性IgG抗体的增加。由此证明，这种抗体的产生依赖于他们所描述的大脑回路中促肾上腺皮质激素产生的神经元。

       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”行为可以同时激活这两个核团的CRH神经元。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。

       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，通过确定特定的脑脾神经联系，该神经联系可以自主增强体液反应并通过身体行为表现出免疫刺激作用，揭示了CRH神经元的双重免疫调节功能：垂体-肾上腺神经内分泌免疫抑制作用和经神经环路直接作用于脾的免疫增强作用。揭示了大脑对适应性免疫的控制，并提出了通过行为干预增强免疫能力的可能性。我们适度锻炼以增强免疫力，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。反之过量运动后人们易于感冒，可能是过度应激导致的免疫抑制超越了免疫增强效果。

       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。