简体中文
简体中文
English
产品中心
定制服务
语言

史无前例!IF 50.5!Nature首次发现T细胞定居新场所--大脑!

发布日期:2025-06-27 浏览量:79

本文来源于微信公众:医药速览     作者:医药速览

大脑是人体的关键器官,被血脑屏障保护,使其免受血液中有害物质的侵害。过去,科学家们认为大脑的免疫系统相对独立,主要由小胶质细胞维护健康,而其他免疫细胞如T细胞只有在疾病时才会进入大脑。

然而,颠覆认知的研究结果诞生了:耶鲁医学院的研究团队发现,在健康小鼠和人类大脑中存在T细胞,这些T细胞并非大脑的原住民,而是从肠道和脂肪组织迁移而来的“移民”,这揭示了大脑与身体其他部位更复杂的联系。这项具有里程碑意义的研究成果已于5月28日发表在《自然》杂志上,为神经科学和免疫学的研究开辟了全新的视野。

图片

文章标题

该论文的核心内容

研究人员发现,大脑中的T细胞主要集中在下丘脑室旁核(SFO),这一区域负责调节口渴和饥饿。SFO的血脑屏障存在一定程度的渗漏,使细胞能更方便地接收血液中的信号,感知宿主何时需要喝水或进食。这些T细胞与肠道和脂肪组织中的T细胞高度相似,但与脑膜中的T细胞不同。
在小鼠中,肠道微生物组的变化会影响T细胞向大脑的运输。幼鼠断奶后开始进食固体食物时,肠道微生物组的变化会启动T细胞从肠道到大脑的旅程。无菌小鼠(没有肠道微生物组)的大脑中没有T细胞。此外,耗尽大脑中的T细胞会改变小鼠在短暂禁食后的进食行为。
研究人员推测,这些T细胞可能通过一种未知的肠道-大脑通信形式,向大脑传递身体状态的信号。肠脑轴发挥着重要作用,但以前的研究尚未发现免疫细胞从肠道直接进入大脑的途径。其他途径包括迷走神经和分泌到血液中的小分子。
该论文的通讯作者王博士认为,依靠血液中分子的扩散进行通信是一种低效的方式。T细胞可能正在向大脑传递身体的营养状态,也可能传递肠道微生物组的状态。这些细胞在从肠道到大脑的途中可能会在脂肪组织中停留,作为一种质量控制检查点,但这还需要进一步验证。
图片
该论文的通讯作者王博士图片

基础实验小课堂

免疫染色一直是观察组织中研究主体定位的关键手段之一。它一种基于抗原-抗体特异性结合的实验技术,用于标记和定位特定类型的细胞,例如在免疫细胞研究中标记T细胞、B细胞、巨噬细胞等,广泛应用于细胞和组织水平的研究中。该论文中耶鲁的科学家们花了5年的时间在整个小鼠大脑中寻找T细胞,让我们一起来学习下如何通过这种实验手段检测T细胞在大脑中的定位吧。

大脑切片的免疫染色

(所有免疫染色均在8至10周龄的C57BL/6小鼠上进行。)

1. 将切片在1X柠檬酸缓冲液中进行30分钟的抗原修复孵育。

2. 将柠檬酸缓冲液洗去,切片用2%正常驴血清、0.5%牛血清白蛋白和0.3%Triton X在PBS中室温下封闭4小时。

3. 在4℃下,用0.5%BSA和0.3%Triton X在PBS中过夜进行一抗染色。所用一抗为:CD4(Host: rabbit)、CD3(Host: rat)和CD31(Host: goat)。

4. 用PBS洗三次,每次10分钟,室温下进行。

5. 二抗染色在室温下用0.5%BSA和0.3%Triton X在PBS中进行3小时。所用二抗为:驴抗兔AF555(1:500)、驴抗大鼠AF488(1:500)、和驴抗山羊AF647(1:500)。

6. 洗去二抗,切片用DAPI在室温下以1微克/毫升染色20分钟。

7. DAPI洗去后,切片用ProLong Gold或Lab Vision PermaFluor Aqueous Mounting Medium封片。

8. 样本用共聚焦显微镜的63倍油镜观察。

结果解读:

图片

通过对8至10周龄的C57BL/6小鼠的冠状脑切片进行免疫荧光染色[使用CD31(PECAM)标记血管,CD4和CD3标记CD4 T细胞]观察到:在胼胝体白质(位于大脑深处,连接左右两个大脑半球,它是大脑实现高级功能的关键结构)血管外的CD4 T细胞与血管明显分离(Merged图),说明它们并非仅仅附着在血管壁上,而是真正进入了大脑组织。

这表明,T细胞能够穿过血脑屏障,进入大脑的实质组织。并且,T细胞在胼胝体白质中的分布表明,它们可能在大脑的特定区域发挥特定功能,例如调节神经炎症或参与神经保护。

实验中使用到的主要试剂:

在步骤5中,使用到的是Thermo Fisher Scientific的试剂,产品详情如下:

图片


图片


图片

图片

研究方法与结果

隐藏的哨兵--大脑中的T细胞

首先,研究人员使用免疫组化和流式细胞术对小鼠和人类大脑样本(从无急性神经疾病个体获取的死后大脑样本)进行检测。
图片
发现大脑中的T细胞主要集中在下丘脑室旁核(SFO),且这些T细胞与脑膜中的T细胞在表型上存在显著差异。

T细胞的中枢神经系统归巢受体--CXCR6

然后,研究人员对小鼠大脑和脑膜中的T细胞进行单细胞RNA测序。
图片
发现了大脑中的T细胞高表达与组织驻留相关的基因(如CXCR6)和TH1细胞相关的基因(如IFNγ),表明这些T细胞具有独特的转录组特征;而脑膜中的T细胞则更多表达与未激活或干细胞样记忆T细胞相关的基因。

营养与免疫的对话--脂肪-大脑T细胞轴

随后,研究人员分别给小鼠进行高脂饮食和进行48小时禁食处理,检测T细胞在大脑和脂肪组织中的分布,观察高脂饮食和禁食对T细胞分布的影响。
图片
发现高脂饮食的小鼠大脑和脂肪组织中的T细胞数量增加;而禁食后,小鼠大脑中的T细胞数量上升,脂肪组织中的T细胞数量下降,表明饮食和能量代谢状态会影响T细胞的分布。

微生物与大脑的桥梁--肠-脑T细胞轴

接下来,研究人员使用抗生素清除小鼠肠道中的微生物群,检测其大脑中T细胞的变化。
图片
发现肠道微生物群的缺失导致大脑中的T细胞数量显著减少,表明肠道微生物群可能通过某种机制调节T细胞的分布和功能。

控制觅食行为的关键--T细胞分泌的IFNγ

接着,研究人员利用多种基因敲除小鼠模型(如Cxcr6 KO、Ifng KO等)进行行为测试NSFT和T细胞功能分析。
图片
缺乏T细胞的小鼠在进食行为测试中表现异常,如寻找和摄取食物的速度变慢,表明大脑中的T细胞在调节进食行为中发挥重要作用。
最后,研究人员对小鼠进行强迫游泳测试(FST)等行为测试,评估T细胞对行为的影响。
图片
发现T细胞缺陷小鼠在行为测试中表现出明显的异常,特别是在食物寻求行为中,进一步证实了大脑T细胞对行为的调控作用。
通过这些方法和结果,研究人员揭示了大脑中的T细胞不仅在健康状态下存在,而且与肠道和脂肪组织中的T细胞存在联系,并通过肠-脑轴和脂肪-脑轴影响行为和中枢神经系统稳态。
图片

好了,下面我们来回顾一下该文章的里程碑性的结论:

  • 在健康大脑中存在特定的T细胞,它们主要定位于下丘脑室旁核(SFO),并且在稳态下发挥重要作用。

  • 大脑中的T细胞与肠道和脂肪组织中的T细胞存在联系,并通过肠-脑轴和脂肪-脑轴影响行为和CNS稳态。

  • 大脑中的T细胞对小鼠的行为有重要影响,特别是在食物寻求行为中。

  • 肠道微生物组和脂肪组织通过调节T细胞的分布和功能,间接影响大脑和行为。

这项研究不仅揭示了大脑中T细胞的新功能,还为理解大脑与免疫系统之间的相互作用提供了新的视角。这些发现可能对神经科学、免疫学和心理学领域的研究产生深远影响,并为治疗神经系统疾病和免疫相关疾病提供新的靶点。

相关推荐