塔夫茨大学生物学家领导的研究人员发现，发育中的胚胎的大脑为新生的免疫系统提供信号，帮助其抵御感染并显着提高胚胎的生存能力。细菌挑战。研究人员使用青蛙胚胎，它们的大脑被移除后继续发育，研究人员发现没有大脑的胚胎无法将免疫细胞的力量编组到损伤或感染部位，从而导致胚胎更快地屈服于感染。相比之下，大脑的存在至关重要地有助于将免疫细胞引导至受伤部位，以克服细菌的威胁。该研究今天发表在NPJ再生医学杂志上。
在发育中的胚胎中，大脑和免疫系统均未完全形成。就其本身而言，免疫系统主要由“先天”细胞系统组成，该系统可立即对感染作出反应，而无需训练或产生抗体。然而，这些细胞需要信号来促使它们向感染部位移动并触发反应。
研究小组发现，大脑似乎对引导新生免疫系统的信号做出了贡献。当无脑的青蛙胚胎被大肠杆菌感染时，只有大约16%的胚胎得以幸存，而大脑的存在可以保护50%以上的细菌免受感染。通过追踪免疫细胞的标志物，研究人员证实，这种作用不是由于大脑缺失而以某种方式阻碍了免疫系统的发育，因为无论有无大脑，免疫细胞的成分都保持不变。相反，他们发现这种作用是由于大脑向免疫细胞发送信号，使其向感染部位移动。
塔夫茨大学学院范纳瓦尔·布什生物学教授迈克尔·莱文说：“我们发现巨噬细胞可吞噬细菌并破坏细菌以减轻感染负担的先天免疫系统细胞无法在没有大脑的情况下适当迁移。”哈佛大学怀斯学院艺术与科学系，副教授，塔夫茨大学艾伦发现中心主任，研究的通讯作者。“如果没有大脑及其神经递质信号，基因表达和先天免疫系统活性就会出错，从而导致细菌病原体的敏感性增加。”
感染过程中胚胎脑信号的其他作用可能包括诱导细胞反应，例如防止细胞死亡或减轻炎症，从而有助于抵抗感染的有害影响。
在无脑的胚胎中还观察到了免疫系统的异常变化。当研究人员追踪到髓样细胞后，这种免疫细胞包括巨噬细胞，嗜中性粒细胞和其他种类的免疫细胞，在受伤后，他们发现无脑胚胎中的髓样细胞聚集在远离损伤部位的位置。相反，具有完整大脑的正常胚胎中的髓样细胞会在损伤部位堆积，以帮助愈合。实际上，在无脑的胚胎中，髓细胞倾向于聚集在异常，混乱的周围神经网络周围，这也是大脑缺乏的副产物，如先前的研究所示。
对无脑胚胎遗传表达异常的检查还指出，神经递质多巴胺(大脑中用于学习和刺激的信号化学物质)的减少，多巴胺可能在激活免疫细胞的早期迁移中起作用。感染。感染部位没有免疫细胞群体导致无脑的胚胎更容易受到其致命影响。
Celia Herrera说：“我们的研究结果证明了细菌-脑-体轴之间的深层相互联系：早期的大脑能够'感知'病原细菌，并精心设计针对感染的细胞和分子后果的反应。” Rincon，塔夫茨大学艾伦发现中心的研究科学家II，也是该研究的第一作者。
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