已有大量的證據(jù)表明,,大腦和免疫系統(tǒng)緊密地交織在一起,。大腦有自己的常駐免疫細(xì)胞,,比如小膠質(zhì)細(xì)胞,一些研究也揭示了位于大腦周圍區(qū)域的其他免疫細(xì)胞的特征,。通過研究這些免疫細(xì)胞并繪制出它們與大腦相互作用的圖譜,,研究人員發(fā)現(xiàn),它們?cè)诮】岛突疾』蚴軗p大腦中都發(fā)揮著重要作用,。
布魯塞爾自由大學(xué)的神經(jīng)免疫學(xué)家 Kiavash Movahedi 說:" 免疫豁免的整個(gè)想法現(xiàn)在已經(jīng)相當(dāng)過時(shí)了,。"盡管大腦在免疫學(xué)上仍然是獨(dú)一無二的——其屏障阻止免疫細(xì)胞隨意進(jìn)出——但很明顯,大腦和免疫系統(tǒng)不斷地相互作用,。
腦膜中有豐富的免疫細(xì)胞,,包括B細(xì)胞、T細(xì)胞,、先天淋巴樣細(xì)胞,、樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞,、巨大細(xì)胞,。腦膜中有豐富的血管,為細(xì)胞生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng),。更重要的是,,腦脊液流經(jīng)腦膜,為腦膜免疫細(xì)胞與神經(jīng)系統(tǒng)相互作用提供基礎(chǔ) (Rua and McGavern 2018),。
2022年11月21日,,來自美國(guó)羅格斯大學(xué)的Qi Yang研究團(tuán)隊(duì)在《Nature Immunology》發(fā)表題為“Mucosal-associated invariant T cells restrict reactive oxidative damage and preserve meningeal barrier integrity and cognitive function”的文章 (Zhang, Bailey et al. 2022),發(fā)現(xiàn)MAIT細(xì)胞存在于腦膜中,,并隨著年齡的增加而積累,。小鼠腦膜MAIT細(xì)胞高表達(dá)多種抗氧化分子,包括Selenop,、Selenof和Fth1,。在肝臟、皮膚和肺等其他非淋巴器官中,,這些抗氧化分子也在MAIT細(xì)胞中高度表達(dá),。
MAIT細(xì)胞(Mucosal associated invariant T cells)是人類機(jī)體中最豐富的先天淋巴細(xì)胞,通常通過結(jié)合TCR或獨(dú)立的方式發(fā)揮作用,。可促進(jìn)細(xì)胞分泌細(xì)胞因子,,研究表明MAIT在自身免疫性疾病(多發(fā)性硬化,、關(guān)節(jié)炎,、炎癥性腸?。┲邪l(fā)揮作用 。
以下是具體研究?jī)?nèi)容:
MAIT細(xì)胞存在于腦膜中
MAIT細(xì)胞是人類機(jī)體中存在的最豐富的先天T細(xì)胞,,在肝臟,、皮膚和粘膜屏障中富集。MAIT細(xì)胞是否存在于腦相關(guān)組織中仍是未知數(shù),。作者通過消化C57BL/6小鼠的腦膜和脈絡(luò)膜組織,并用MR1四聚體對(duì)細(xì)胞進(jìn)行染色,,以確定在腦組織中存在MAIT細(xì)胞,。
腦膜MAIT細(xì)胞表達(dá)抗氧化劑分子
作者通過scRNA-seq來研究腦膜MAIT細(xì)胞的分子特性。發(fā)現(xiàn)MAIT細(xì)胞表現(xiàn)出獨(dú)特的轉(zhuǎn)錄特征,。并且確定了238個(gè)在腦膜MAIT細(xì)胞中高表達(dá)的基因,,腦膜MAIT細(xì)胞的特征性基因富集機(jī)體損傷、細(xì)胞發(fā)育和增殖以及自由基清除相關(guān)通路,。這些數(shù)據(jù)共同揭示了MAIT細(xì)胞的獨(dú)特的基因表達(dá)譜,。然后在腦膜T細(xì)胞高表達(dá)的238個(gè)基因中尋找分泌蛋白,有7個(gè)分子是已知的分泌蛋白,,具有改變周圍微環(huán)境和影響其他細(xì)胞活動(dòng)的功能潛力,。有5種分泌蛋白都具有抗氧化特性,包括硒轉(zhuǎn)運(yùn)體Selenop和Selenof,。鐵蛋白重鏈Fth1,,胸腺素4和prosaposin。因此,,MAIT細(xì)胞表達(dá)了大量的抗氧化劑分子,,表明它們可能擁有調(diào)節(jié)組織氧化損傷的能力。
接下來,,分析了以前發(fā)表的MAIT細(xì)胞在其他組織中的scRNA-seq數(shù)據(jù),,發(fā)現(xiàn)抗氧化基因Selenop和Fth1在其他非淋巴組織中被MAIT細(xì)胞高度表達(dá),包括皮膚,、肺和肝,。因此,抗氧化分子的高表達(dá)是MAIT細(xì)胞在多種非淋巴組織中的特征,。
MAIT細(xì)胞保持腦膜屏障的完整性
由于MAIT細(xì)胞表達(dá)的抗氧化分子可能被釋放到周圍的微環(huán)境中,,從而影響其他細(xì)胞的功能,增加氧化損傷可能會(huì)導(dǎo)致腦膜屏障滲漏,。因此,,作者研究了構(gòu)建了MAIT基因敲除動(dòng)物模型,研究MAIT的缺失是否會(huì)導(dǎo)致腦膜屏障完整性受到損害,。在MAIT缺陷的Mr1-/- 和野生型小鼠前囟門周圍的完整顱骨表面施以SR101,。然后在SR101給藥后20分鐘用振動(dòng)切片機(jī)檢查SR101的分布,。首先檢查了7個(gè)月大的小鼠。在7個(gè)月大的野生型小鼠中,,SR101穿透了顱骨,,但沒有通過腦膜屏障下面。然而,,在7個(gè)月大的Mr1-/- 小鼠中,,觀察到SR101在腦膜屏障下的明顯泄漏。但在5周齡的Mr1-/- 小鼠中沒有觀察到腦膜屏障的滲漏,,這表明腦膜屏障的缺陷不是由于早期發(fā)育缺陷造成的,。說明MAIT細(xì)胞的存在可能是促進(jìn)維持老年小鼠腦膜屏障完整性。
MAIT細(xì)胞在平衡狀態(tài)下抑制神經(jīng)炎癥
當(dāng)腦膜屏障受到損害時(shí),,有毒物質(zhì)會(huì)進(jìn)入腦實(shí)質(zhì),,從而導(dǎo)致小膠質(zhì)細(xì)胞的擴(kuò)增和激活。因此,,作者在小膠質(zhì)細(xì)胞中研究了,,MAIT細(xì)胞是否在神經(jīng)炎癥中發(fā)揮作用。首先在7個(gè)月大的Mr1-/- 小鼠的大腦皮層用Iba-1進(jìn)行免疫熒光實(shí)驗(yàn),,檢查小膠質(zhì)細(xì)胞的表達(dá)和激活狀態(tài),。觀察到明顯的小膠質(zhì)細(xì)胞具有明顯的擴(kuò)增。
由于海馬主要影響機(jī)體的認(rèn)知和記憶功能,,神經(jīng)炎癥的出現(xiàn)也會(huì)導(dǎo)致海馬功能的異常,,作者接下來研究了海馬中小膠質(zhì)細(xì)胞的分子特性變化,進(jìn)行scRNA-seq,。進(jìn)一步分析確定了7個(gè)月大的小鼠海馬中的2個(gè)主要的小膠質(zhì)細(xì)胞亞群(M-h亞群,、M-a亞群)。M-h亞群表達(dá)了高水平的穩(wěn)態(tài)小膠質(zhì)細(xì)胞特征分子,,如P2ry12,、P2ry13、Selplg,、Cst3和Cx3cr1,。M-a亞群表達(dá)高水平的各種核糖體生物生成基因,表明基因翻譯活躍,。
MAIT細(xì)胞影響機(jī)體認(rèn)知功能
為了檢測(cè)MAIT細(xì)胞是否可以調(diào)節(jié)認(rèn)知功能,,作者進(jìn)行了一系列行為學(xué)測(cè)試,結(jié)果表明:在Y型迷宮實(shí)驗(yàn)中,,Mr1-/- 小鼠與對(duì)照組相比,,表現(xiàn)出空間識(shí)別方面的缺陷。在水迷宮實(shí)驗(yàn)中,,Mr1-/- 小鼠與對(duì)照組相比表現(xiàn)出尋找逃生平臺(tái)實(shí)驗(yàn)明顯延長(zhǎng),,表明在學(xué)習(xí)記憶方面存在缺陷,。后續(xù)作者又進(jìn)行了挽救實(shí)驗(yàn),對(duì)7個(gè)月大的Mr1-/- 小鼠進(jìn)行MAIT注射,,之后進(jìn)行了行為學(xué)測(cè)試,。將MAIT細(xì)胞注射到Mr1-/- 小鼠,發(fā)現(xiàn)可以減弱Y型迷宮測(cè)試中的空間識(shí)別的缺陷及水迷宮實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出的學(xué)習(xí)記憶能力受損
MAIT細(xì)胞存在于腦膜中,,并表達(dá)高水平的抗氧化分子,,且MAIT細(xì)胞的缺失會(huì)導(dǎo)致腦膜ROS的積累和屏障滲漏,從而使腦實(shí)質(zhì)發(fā)炎并導(dǎo)致認(rèn)知能力下降,。腦膜中的MAIT細(xì)胞建立了一個(gè)重要的功能作用,,并表明腦膜免疫細(xì)胞可以通過維護(hù)腦膜屏障的平衡和完整性來幫助維持正常的神經(jīng)功能。