病毒进了鼻腔却没直接感染大脑？嗅球的小胶质细胞会“挺身而出”吞掉它们

隶属于美国国立卫生研究院（NIH）的国立神经系统疾病与中风研究所(NINDS)的研究人员已经确定了一种特殊的前线防御措施，可以将感染限制在嗅球，并保护嗅球的神经元免受感染造成的损伤。

鼻子里的神经元会对吸入的气味做出反应，并将这些信息发送到大脑的嗅球区域。研究人员们发现了这样一条线索：虽然鼻神经细胞的位置和暴露在外界环境中，使它们很容易成为空气传播病毒的感染目标，但病毒性呼吸道感染很少从嗅球传到大脑的其他部位，在那里它们可能导致潜在的致命脑炎。

研究团队利用可以用荧光显微镜进行跟踪的特殊病毒，研究人员发现，鼻部受到的病毒感染，会在它从嗅球蔓延到中枢神经系统前被阻断。

“空气传播的病毒一直在挑战我们的免疫系统，但我们很少看到病毒感染导致神经系统疾病，”Dorian McGavern博士说。“这意味着，该区域的免疫系统显然非常善于保护大脑。”

实验表明，中枢神经系统中的免疫细胞小胶质细胞，在帮助免疫系统识别病毒方面发挥了未被充分重视的作用，并且在某种程度上限制了对神经元本身的损害。这种神经元的保留是至关重要的——因为与大多数其他组织中的细胞不同，大多数神经元种群不会恢复和再生，显得尤为“娇贵”。

正因为如此，中枢神经系统已经进化出了多种防御机制，用以抵御病原体。然而，当通过空气传播的病毒被吸入时，它们通过鼻腔通道，并与负责我们嗅觉的嗅觉上皮组织相互作用。嗅觉系统边缘的神经元通过鼻腔内的骨延伸出小的突出物。这些投射进入大脑，让大脑接触到空气中的气味。嗅觉上皮细胞中的神经元也为病毒提供了一种绕过传统中枢神经系统障碍的简单方法，它提供了一条通往大脑的直接通道。

“如果一种病毒感染了悬在气道内的神经元，这种病毒就有可能进入大脑，最终导致脑炎或脑膜炎，”Dorian McGavern博士称。“我们感兴趣的是了解在鼻嗅神经元(末端位于嗅球)和大脑其他部分交界处发展起来的免疫反应。”

McGavern博士的团队证明——CD8 T细胞，是负责控制病毒的免疫系统的一部分，在鼻组织感染后，它对保护大脑非常重要。利用先进的显微镜，他的团队实时观察了CD8 T细胞是如何保护大脑免受鼻腔病毒感染的。

有趣的是，CD8 T细胞似乎并没有直接与主要受感染的细胞群神经元相互作用，取而代之的是——小胶质细胞。小胶质细胞是中枢神经系统的免疫细胞，通过清除细胞碎片和死细胞物质，其作用有点像“垃圾收集器”。当病毒感染发生时，小胶质细胞似乎“挺身而出”，从周围环境中吸收病毒物质，并将其呈现给免疫系统，就像它们被感染了一样。

通过这种方式，感染的嗅觉神经元可以将病毒颗粒“传递”给小胶质细胞，然后被T细胞检测到。然后，T细胞通过释放抗病毒分子做出反应，以不杀死细胞的方式将病毒从神经元中清除。因为小胶质细胞是一种可再生的细胞类型，这种相互作用从进化的角度来看是合理的。

“免疫系统已经发展出不惜一切代价保护神经元的策略，”Dorian McGavern说。“在实验中，我们展示了小胶质细胞可以通过与T细胞接触来‘承受’来自神经元的打击，然后让抗病毒程序发挥作用。”

在当前的COVID-19大流行下，呼吸道病毒感染已得到相当多的关注。McGavern博士指出，虽然在这些实验中没有专门研究这种病毒，但它产生的一些症状表明，他们研究中所描述的机制可能在起作用。

“新型冠状病毒感染的一个有趣症状是，许多人失去了嗅觉和味觉。这表明该病毒不仅是呼吸道病原体，还可能以嗅觉神经元为目标或破坏它们。”

值得注意的是，嗅觉感觉神经元的广泛感染，无论是新冠病毒，该研究中使用的病毒，还是任何其他类似的病毒，都可能破坏我们的嗅觉。然而，与中枢神经系统的其他神经元不同，这些从鼻子开始到大脑结束的感觉神经元在感染被清除后能够再生。

“我们描述的免疫反应不能保护嗅觉神经元或嗅觉，”McGavern博士解释说。“这并不一定是一个长期的问题，因为一旦病毒被处理，那些感觉神经元可以被替换。关键是保护大脑和中枢神经系统免受脑炎或脑膜炎的伤害——我们的嗅觉通常可以随着时间的推移得到修复。”

McGavern博士继续说，鉴于小胶质细胞在刺激抗病毒反应中的重要性，那些可能导致其衰竭或功能丧失的因素，可能增加对中枢神经系统感染的敏感性。

这项研究发表在《科学·免疫学》（Science Immunology）上。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源：https://eurekalert.org/pub_releases/2020-06/nion-mit060220.php

https://immunology.sciencemag.org/content/5/48/eabb1817