大脑是一个独特的地方。它被血脑屏障所保护，免受血液中的病原体和潜在危险物质的侵害。历史上，许多科学家认为这种隔离也适用于免疫系统：大脑有其特有的免疫细胞——小胶质细胞，而身体其他部位的免疫细胞被认为除非在疾病或其他问题需要它们的情况下才会进入大脑。
现在，耶鲁医学院（YSM）的一组科学家已经证明，一种称为T细胞的免疫细胞存在于健康的小鼠和人类的大脑中，并从肠道和脂肪组织迁移至此。这是首次证明T细胞在正常、非疾病状态下存在于大脑中。
这项研究结果发表在《自然》杂志上。
研究作者表示，T细胞在健康大脑中的存在以及它们在大脑和其他身体部分之间移动的证据颠覆了该领域关于T细胞在大脑中作用的传统观念。病理学家之前在大脑中见过T细胞，但一直认为它们是在对当前或之前的感染作出反应。
“我们通常认为T细胞是用来对抗感染和导致自身免疫疾病的，但这项研究的惊喜在于T细胞在生物学中有一个我们以前不知道的作用，”耶鲁医学院神经学教授David Hafler博士说。
“通过这篇论文，我们已经明确地表明，T细胞的存在不仅仅是与疾病相关，而是正常生理的一部分，这改变了一切。”
研究人员发现T细胞最密集地集中在大脑深处的一个小区域，称为下丘脑室旁核，该区域已知可以调节口渴和饥饿。
研究小组在实验室小鼠和捐献大脑的死者的大脑中都发现了这些细胞。这个大脑区域的血脑屏障略微有些渗漏，研究人员认为这使得这个区域的细胞能够更容易地从血液中接收信号，以了解宿主动物何时需要饮水或进食。
“这使得免疫细胞也存在于这里变得更加有趣，它们可能提供某种关于身体正常状态的信号，”耶鲁医学院博士生、该研究的第一作者Tomomi Yoshida说。Yoshida与内科和免疫生物学副教授Andrew Wang博士及Hafler共同领导了这项工作。
从肠道到大脑传递信号
T细胞执行多种功能，研究人员通常根据它们表面显示的蛋白质种类将这类广泛的免疫细胞分为更细的亚类。通过这种视角观察大脑中的T细胞，耶鲁医学院的研究人员发现，这些细胞与大脑周围的膜中的T细胞不同，与肠道和脂肪组织中的T细胞最为相似。
在小鼠中，改变肠道微生物群会影响这些T细胞向大脑的运输。研究人员发现，当幼鼠断奶并开始吃固体食物时，相应的肠道微生物群变化启动了T细胞从肠道到大脑的旅行。
在无菌环境中饲养、没有肠道微生物群的小鼠，其大脑中没有T细胞。并且，当耗尽这些脑T细胞时，经过短暂禁食后，小鼠的食物寻求行为发生了变化。
研究人员认为，这些免疫细胞可能通过一种以前未知的肠道-大脑通信方式来传递身体状态的信息。消化系统和大脑之间的信息高速公路，也称为肠道-大脑轴，在我们的健康和福祉中扮演着许多重要角色，但先前的研究并未揭示免疫细胞从肠道直接进入大脑的途径。
其他肠道-大脑通信的方式包括迷走神经，它直接连接大脑和肠道，以及分泌到血液中的小分子。依靠血液中分子的扩散，Wang认为这是一种效率低下的通信方式。
“从设计原则来看，这种方式似乎是一种传递信息的风险较高的方法，”他说。“如果能重新编程一个免疫细胞，让它代表肠道的状态，然后将其发送到大脑，告诉大脑它看到的情况，让大脑根据这些信息进行适应，那不是很酷吗？”
这正是Wang和他的同事们认为正在发生的事情。T细胞可能在告诉大脑身体的营养状态，但也可能在传达其他重要的信号，如肠道微生物群的状态，研究人员假设。
Wang认为，T细胞可能在从肠道到大脑的过程中在脂肪组织中停留作为质量控制检查点，但这仍有待测试。
科学家们下一步想研究T细胞是如何知道从肠道移动到大脑的，以及在多发性硬化症或帕金森病等神经系统疾病中这些细胞会发生什么变化。
“这项研究提出的问题比答案多，”Yoshida说。“但这些都是有趣的问题。”
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