安瀟瀟+王平+張林波+張文慧
摘 要:該文介紹了神經(jīng)-免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在病原感染中的基本調(diào)節(jié)作用,分析了幾種病原感染中神經(jīng)-免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的作用機(jī)理,為感染性疾病的預(yù)防和治療提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:神經(jīng)-免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò);動(dòng)物;感染性疾病
中圖分類號(hào) S852.4+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731(2017)07-0031-02
神經(jīng)-免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)由神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)共同組成,使機(jī)體可以在維持自身內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的同時(shí),有效地適應(yīng)不斷變化的應(yīng)激條件。這一學(xué)說(shuō)最早由Basedovsky于1977年提出[1]。2個(gè)系統(tǒng)的細(xì)胞表面都具有接受對(duì)方信息的受體,系統(tǒng)間能夠迅速、精確的相互調(diào)控[2]。目前,感染性疾病嚴(yán)重威脅著公共衛(wèi)生安全和畜牧業(yè),隨著新型疫苗研究的迅速發(fā)展,對(duì)于機(jī)體本身應(yīng)答感染機(jī)制需要更完善的闡明。由于神經(jīng)系統(tǒng)與免疫系統(tǒng)構(gòu)成的神經(jīng)-免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)能夠通過(guò)解剖學(xué)結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系高效調(diào)控機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)[3],其對(duì)預(yù)防和治療感染性疾病方面的作用越來(lái)越受到人們的關(guān)注。
1 神經(jīng)-免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在病原感染中的基本調(diào)節(jié)作用
在體表、呼吸道、腸道等機(jī)體易與病原接觸的環(huán)境,免疫細(xì)胞和神經(jīng)元以不同的結(jié)構(gòu)和方式識(shí)別不同類型的病原[4]。入侵的病原引發(fā)機(jī)體相應(yīng)的免疫炎癥反應(yīng),同時(shí)也觸發(fā)交感神經(jīng)系統(tǒng)亢進(jìn)釋放腎上腺素和去甲腎上腺素來(lái)加速和放大局部免疫應(yīng)答,從而清除病原。隨后,神經(jīng)系統(tǒng)的副交感神經(jīng)通過(guò)分泌乙酰膽堿調(diào)控內(nèi)分泌系統(tǒng)和局部神經(jīng)元通路抑制炎癥應(yīng)答,從而使機(jī)體恢復(fù)至穩(wěn)態(tài)水平[5]。通過(guò)對(duì)病原感染過(guò)程中神經(jīng)-免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)機(jī)理的研究,進(jìn)而實(shí)時(shí)調(diào)控機(jī)體應(yīng)答,將可能達(dá)到預(yù)防和治療病原感染的目的。
2 神經(jīng)-免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與病原感染
2.1 結(jié)核分枝桿菌感染 結(jié)核分枝桿菌感染引起的人畜共患傳染病—結(jié)核病,是現(xiàn)今世界上存在的最大傳染病殺手。其中,牛結(jié)核分枝桿菌引起的牛結(jié)核病是由動(dòng)物感染人的人畜共患疾病,由于其影響范圍廣,防治措施相對(duì)困難,在造成疾病隱患的同時(shí),嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展[6]。不同結(jié)核分枝桿菌感染會(huì)引發(fā)機(jī)體相似的免疫應(yīng)答,通過(guò)機(jī)體呼吸作用感染肺部后,主要感染肺部巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞以及來(lái)自外周血的單核細(xì)胞,從而引起細(xì)胞免疫應(yīng)答[7]。研究證實(shí),結(jié)核分枝桿菌入侵機(jī)體后,免疫細(xì)胞產(chǎn)生的促炎因子IL-1、IL-6、TNF-α等的水平提升了2~4倍,同時(shí)這些細(xì)胞因子可以通過(guò)神經(jīng)-免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)傳入途徑調(diào)控中樞神經(jīng)系統(tǒng),引起下丘腦分泌促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素,從而激活神經(jīng)-免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)傳出途徑去甲腎上腺素通路,引起外周交感神經(jīng)分泌去甲腎上腺素,腎上腺髓質(zhì)釋放的去甲腎上腺素和腎上腺素通過(guò)結(jié)合不同受體,在感染的不同階段起到促炎和抗炎的作用[8]。在此過(guò)程中,可以以去甲腎上腺素和腎上腺素以及受體為靶點(diǎn),調(diào)控其抗炎作用。
2.2 狂犬病毒感染 由狂犬病毒感染引起的狂犬病是一種人畜共患的中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病,該病毒為彈狀病毒科的負(fù)鏈RNA病毒??袢《靖腥緜谕ㄟ^(guò)逆行軸突轉(zhuǎn)運(yùn)至中樞神經(jīng)系統(tǒng),引發(fā)人或動(dòng)物致死性中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染[9]。許多食肉動(dòng)物都是狂犬病毒的傳播媒介和宿主,犬類是人類感染的主要傳播媒介。狂犬病病死率極高,發(fā)病后死亡率幾乎為100%。目前對(duì)于狂犬病的發(fā)病機(jī)制以及限制宿主清除感染的應(yīng)答機(jī)制尚不清楚,但狂犬病毒感染中樞神經(jīng)系統(tǒng)并沒(méi)有引起神經(jīng)元損傷,其致死原因主要是病毒抑制了維持細(xì)胞代謝功能蛋白質(zhì)的合成,從而引發(fā)神經(jīng)元功能障礙。而致死的另一個(gè)原因可能是病毒抑制免疫細(xì)胞進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng),從而使狂犬病毒具有逃避宿主免疫殺傷的能力。Keith等對(duì)比狂犬病毒感染和感染后應(yīng)用減毒活重組狂犬病毒疫苗TriGAS免疫小鼠的中樞神經(jīng)系統(tǒng)代謝分布,TriGAS免疫后,幾種參與神經(jīng)保護(hù)的?;鈮A水平升高,而且肉堿表達(dá)量的升高有助于感染期間CD4+和CD8+T細(xì)胞的分化。而且,肉堿也能夠有效增加乙酰膽堿的傳遞能力[10]??袢《靖腥竞?,腦和血清皮質(zhì)酮含量升高,通過(guò)藥物抑制皮質(zhì)酮合成能夠顯著降低狂犬病毒的致病性。同時(shí),腦中乙酰膽堿水平降低,狂犬病毒可以與乙酰膽堿受體結(jié)合,促使病毒進(jìn)入特定神經(jīng)元,研究證實(shí)通過(guò)施用乙酰膽堿受體拮抗劑能夠顯著降低狂犬病毒感染小鼠的死亡率[11]。
2.3 錐蟲(chóng)感染 錐蟲(chóng)感染引起的錐蟲(chóng)病是世界范圍內(nèi)嚴(yán)重危害人畜衛(wèi)生和健康的感染性疾病。盡管人們對(duì)其發(fā)病機(jī)制尚不能完全理解,但是多數(shù)學(xué)者認(rèn)為,錐蟲(chóng)感染引起宿主免疫應(yīng)答失衡是其疾病發(fā)展的主要原因[12]。錐蟲(chóng)感染能夠引發(fā)機(jī)體免疫抑制,感染布氏錐蟲(chóng)的小鼠,其體內(nèi)前列腺素E2水平升高,而前列腺素E2具有免疫抑制作用[13]。Teixeira等認(rèn)為Th1型促炎細(xì)胞因子的過(guò)度產(chǎn)生是機(jī)體抗錐蟲(chóng)感染的關(guān)鍵機(jī)制,然而這種過(guò)度的炎癥反應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致心肌細(xì)胞功能受損[14]。此外,感染也會(huì)引起心臟自主神經(jīng)損傷,造成患者心律失常甚至猝死[15]。由以上研究可以推測(cè),錐蟲(chóng)感染引發(fā)的自主神經(jīng)系統(tǒng)紊亂可能影響機(jī)體的免疫應(yīng)答。Machado等研究證實(shí),自主神經(jīng)系統(tǒng)的交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)在克氏錐蟲(chóng)感染急性期降低炎癥反應(yīng)方面發(fā)揮顯著的免疫調(diào)節(jié)作用[16]。Eduardo等也發(fā)現(xiàn),感染克氏錐蟲(chóng)小鼠模型的血液皮質(zhì)酮水平顯著升高,與此同時(shí)促炎因子水平受到抑制,通過(guò)切斷交感神經(jīng)而使去甲腎上腺素能神經(jīng)纖維功能受損,雖然特異性IgG和IgM水平?jīng)]有受到影響,但是會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的寄生蟲(chóng)血癥以及血液IL-6、IFN-γ水平升高[17]。盡管其中的機(jī)制尚不完全清楚,但可以肯定的是神經(jīng)-免疫調(diào)控在清除錐蟲(chóng)感染及炎癥的抑制過(guò)程中發(fā)揮了重要的免疫調(diào)節(jié)作用。
3 結(jié)語(yǔ)
機(jī)體感染細(xì)菌、病毒、寄生蟲(chóng)等病原后,引發(fā)機(jī)體免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)相應(yīng)應(yīng)答,兩大系統(tǒng)的很多細(xì)胞因子在調(diào)控水平上呈相關(guān)關(guān)系。免疫系統(tǒng)通過(guò)識(shí)別入侵的抗原誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞反應(yīng)來(lái)清除異物,引起局部或全身的炎癥反應(yīng),進(jìn)而通過(guò)神經(jīng)-免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)各通路相互調(diào)節(jié)促使機(jī)體在內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)上,誘導(dǎo)特異性免疫應(yīng)答清除病原。目前,很多研究在神經(jīng)-免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)對(duì)病原感染作用的機(jī)制方面證實(shí),通過(guò)有效調(diào)控神經(jīng)-免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與感染相關(guān)的因子,可以達(dá)到較好地控制感染的效果。這說(shuō)明通過(guò)改變與感染及發(fā)病相關(guān)神經(jīng)介質(zhì)、細(xì)胞因子等在體內(nèi)的濃度與分布,將可能成為有效控制感染性疾病發(fā)生、發(fā)展的一種有效手段。因此,研究神經(jīng)-免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在病原感染中的作用,將為感染性疾病的預(yù)防和治療提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)。神經(jīng)-免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究的進(jìn)一步深入將有助于疾病發(fā)病機(jī)制的闡明,并且可為新型疫苗的開(kāi)發(fā)提供新的角度和思路。
參考文獻(xiàn)
[1]Besedovsky H.Network of immune-neuroendocrine interactions[J].Clinical & Experimental Immunology,1977,27(1):1-12.
[2]Kioussis D,Pachnis V.Immune and Nervous Systems:More Than Just a Superficial Similarity?[J].Immunity,2009,31(5):705-710.
[3]Kenney M J,Ganta C K.Autonomic Nervous System and Immune System Interactions[M].Comprehensive Physiology.John Wiley & Sons,Inc.2014:1177-1200.
[4]Chiu I,Morimoto E A,Goodarzi H,et al. A Neurodegeneration-Specific Gene-Expression Signature of Acutely Isolated Microglia from an Amyotrophic Lateral Sclerosis Mouse Model[J].Cell Reports,2013,4(2):385-401.
[5]Martinez-Jaimes M D,Garcia-Lorenzana M,Munoz-Ortega M H,et al. Modulation of innate immune response by the vagus nerve in experimental hepatic amebiasis in rats[J].Experimental Parasitology,2016,169:90-101.
[6]Ereqat S,Nasereddin A,Levine H,et al.First-time detection of Mycobacterium bovis in livestock tissues and milk in the West Bank,Palestinian Territories[J].Plos Neglected Tropical Diseases,2013,7(9):e2417.
[7]Jemal A M. Review on Zoonotic Importance of Bovine Tuberculosis and Its Control[J].Open Access Library Journal,2016,03(3):1-13.
[8]Bottasso O,Bay M L,Besedovsky H,et al. Adverse neuro-immune–endocrine interactions in patients with active tuberculosis[J].Molecular & Cellular Neuroscience,2013,53(3):77-85.
[9]Stepien A E,Tripodi M,Arber S.Monosynaptic Rabies Virus Reveals Premotor Network Organization and Synaptic Specificity of Cholinergic Partition Cells[J].Neuron,2010,68(3):456-472.
[10]Schutsky K,Portocarrero C,Hooper D C,et al. Limited brain metabolism changes differentiate between the progression and clearance of rabies virus.[J].Plos One,2014,9(4):e87180.
[11]Chopy D M,Lafon M.Use of mecamylamine in the treatment of pathogen-infected patients with central nervous system disorder:EP,EP 2535046 A1[P].2012.
[12]Farrow A L,Peng B J,Gu L,et al. A Novel Vaccine Approach for Chagas Disease Using Rare Adenovirus Serotype 48 Vectors[J].Viruses,2016,8(3),78. doi:10.3390/v8030078
[13]Luder C G,Campossalinas J,Gonzalezrey E,et al. Impact of protozoan cell death on parasite-host interactions and pathogenesis[J].Parasites & Vectors,2009,3(1):1-11.
[14]Teixeira A R,Hecht M M,Guimaro M C,et al. Pathogenesis of chagas' disease:parasite persistence and autoimmunity[J].Clinical Microbiology Reviews,2011,24(24):592-630.
[15]Marin-Neto J A,Cunha-Neto E,Maciel B C,et al. Pathogenesis of chronic Chagas heart disease[J].Circulation,2007,115(9):1109-1123.
[16]Machado M P R,Rocha A M,Oliveira L F D,et al. Autonomic nervous system modulation affects the inflammatory immune response in mice with acute Chagasdisease[J].Experimental Physiology,2012,97(11):1186-1202.
[17]Roggero E,Pérez A R,Pollachini N,et al.The sympathetic nervous system affects the susceptibility and course of Trypanosomacruzi infection[J].Brain Behavior & Immunity,2016,58(11):228-236.
(責(zé)編:張宏民)