大脑帮助身体对抗细菌,方法如下

Plaster phrenological models of heads, showing different parts of the brain, are seen at an exhibition at the Wellcome Collection in London March 27, 2012. We've pickled it, dessicated it, drilled it, mummified it, chopped it and sliced it over centuries, yet as the most complex entity in the known universe, the human brain remains a mysterious fascination. With samples of Albert Einstein's preserved brain on slides, and specimens from other famous and infamous heads such as the English mathematician Charles Babbage and notorious mass murderer William Burke, an exhibition opening in London this week is seeking to tap into that intrigue. The exhibition Brains: The Mind As Matter runs from March 29 to June 17. REUTERS/Chris Helgren (BRITAIN - Tags: SCIENCE TECHNOLOGY SOCIETY HEALTH) - RTR2ZYK1
These results are expected to have wide-ranging implications in the fight against bacterial infections.Image: REUTERS/Chris Helgren
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大脑或许不仅控制我们的思想和基本生理功能。近期 研究表明,大脑还控制着身体应对细菌感染威胁的方式。它会促进一种名为PCTR1的保护性分子生成,帮助白细胞杀死入侵的细菌。

我们的身体始终与细菌接触。大多数情况下,细菌不会构成威胁,因为我们已经进化出防御系统来抵御这些微生物。但有时,尤其是在身体的防御系统减弱或失效时,细菌可能入侵并引发感染;严重时甚至会导致脓毒症,并可能造成死亡。

20世纪20年代,一项突破性发现问世:人们确认了青霉素具有抗生素特性。这一发现开启了感染治疗的新时代。有了抗生素,我们不再需要单靠身体清除细菌。相反,我们可以借助药物抑制细菌繁殖,从而给免疫系统留出足够时间将其清除。

青霉素是后来开发的一系列抗生素中的第一种,这些抗生素用于应对不同类型的细菌感染。然而,在过去几十年里,抗生素抑制细菌生长的能力已大幅受限,越来越多的细菌菌株开始对抗生素治疗产生耐药性。抗生素耐药性带来的威胁促使科学界寻求替代方法来应对细菌感染。

一种非常重要的分子

Image: 2014年抗微生物药物耐药性评估报告

为了寻找治疗细菌感染的新途径,我们将目光转向中枢神经系统(大脑、脊髓和视神经),因为多项研究表明,大脑参与协调的不只是我们的思想。在我们的研究中,我们发现,例如,切断小鼠右侧迷走神经,会显著削弱它们清除大肠杆菌感染的能力。

我们调查这种延迟的原因时,发现一种名为“组织再生保护素结合物1”(简称PCTR1)的分子水平显著下降。PCTR1属于一类名为专门促消退介质的分子,它们控制身体对炎症的反应。白细胞利用一种源自鱼油、名为二十二碳六烯酸的必需脂肪酸生成PCTR1。

我们还发现,PCTR1水平下降会削弱巨噬细胞——一种白细胞——杀死大肠杆菌的能力。

随后,我们研究了迷走神经如何调节小鼠腹腔内PCTR1的生成。在腹腔中,这条神经已知会在炎症期间调节白细胞的行为。我们发现,迷走神经会释放一种名为乙酰胆碱的神经递质,继而指示另一类免疫细胞(先天性淋巴细胞)增加PCTR1的生成。随后,PCTR1调节巨噬细胞寻找并杀死细菌的能力。

我们给迷走神经已被切断的小鼠注射PCTR1后发现,这恢复了腹腔巨噬细胞清除细菌的能力,同时减轻了随后的炎症反应,加快了细菌的清除。

这些结果有望对抗击细菌感染产生广泛影响,尤其是在细菌耐药性日益加剧的背景下。这是因为研究结果表明,我们可以利用PCTR1及相关分子帮助身体增强感染期间清除细菌的能力,从而减少对抗生素的依赖。

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