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脳は過去の免疫反応を思い出して目覚めさせることができる


1890 年代に生理学者のイヴァン・パブロフが示したように、食事の時間に習慣的にベルを聞く犬は、単なるチャイムでよだれを垂らすように古典的に調整されます。犬の脳はベルを食物と関連付けることを学習し、それに応じて唾液腺に反応するように指示します。

1 世紀以上後、今日 Cell に掲載された論文で 、神経免疫学者のアシャ・ロールズは、同様の種類の条件付けが免疫応答にまで及ぶことを示しました.イスラエルのハイファにある Technion の彼女のチームは、マウスで最先端の遺伝子ツールを使用して、実験的に誘発された腹部の炎症中に活性化する脳ニューロンを特定しました。その後、研究者は、これらのニューロンを再刺激すると、同じタイプの炎症を再び引き起こす可能性があることを示しました.

神経外科医であり、ニューヨーク州マンハセットにあるファインスタイン医学研究所所長のケビン トレーシー氏は、次のように述べています。それは「免疫記憶の古典的な概念がニューロンで表現できることを立証する」.ロールス以前の他の研究者は、脳が免疫応答を記憶して回復できると示唆していたが、「彼女はそれを証明した」と彼は言った.

コネチカット州ニューヘイブンにあるエール大学医学部の免疫学者であるルスラン・メジトフは、この新しい研究は「非常に挑発的」であると考えています。しかし、境界を押し広げ、従来の概念に挑戦する他の画期的な研究とは異なり、彼は、この研究も「『ああ、それは理にかなっている』タイプの反応を呼び起こす」と述べました。

何十年にもわたる研究と日常の経験は、心と体の相互作用の顕著な例を提供します。パブロフがよだれをたらしている犬の実験を行っていた頃、アメリカの医師ジョン・マッケンジーは、彼の患者の 1 人が人工のバラを見たときに喉がかゆくなり、呼吸が困難になるのを観察しました。 1970 年代、科学者たちはラットで味覚嫌悪実験を行っているときに同様の現象を発見しました。最終的に、彼らはサッカリンだけで動物の免疫活動を鎮めることができることを発見しました.私たちの多くは、かつては気分が悪くなった食べ物の匂いだけで吐き気を催したことを思い出すことができます.

しかし、これらの心身反応の原因となるメカニズムは、常に謎に包まれています.そのような経験は、「​​私たちが知っているように、免疫記憶によって導かれることはありません」とRollsは言いました.むしろ、これらの免疫反応は脳で始まるように思われる、と彼女は言った. 「どういうわけか、実際の生理学的プロセスを開始するこれらの思考があります。」

近年、Rolls の研究室は、思考や感情が身体の健康にどのように影響するかを理解し始めました。 2018 年に、彼女と彼女の同僚は、マウスの脳の快楽中枢のニューロンを刺激すると、体の防御を抑制する免疫細胞のサブセットが無効になることを報告しました。これらの動物では、腫瘍の成長が遅くなりました。 5 月に発表された研究で、彼女のチームは、結腸内の特定の神経を活性化すると、血液中の免疫細胞が組織に入るのを防ぎ、局所的な炎症を脳が制御するメカニズムを提供することを発見しました.

これらのニューロンのグループが免疫活動をこれほど正確に調節していることを考えると、ロールズ氏は、脳がシステムの状態を知らずにシステムを制御するとは想像できませんでした。 「そこで、脳が免疫系の状態をどのように表しているかを知りたかったのです」と彼女は言いました。

彼女のチームは、痛み、感情、身体の内側の身体感覚を処理する脳の奥深くにある構造である島皮質に注目しました。 「免疫系がこの内受容情報の一部であることは完全に理にかなっています」と Rolls 氏は述べています。

それが本当かどうかを調べるために、研究者は実験用マウスの飲料水に化学物質を入れて、1週間の大腸炎を与えました.化学物質は結腸の内層を破壊し、免疫細胞の急増を引き起こし、その後、有害な制御不能に陥った.マウスの遺伝子改変により、Rolls 氏と彼女のチームは、炎症がピークに達した日にアクティブなニューロンを蛍光標識し、島の細胞を照らすことができました。次に、2 つ目の遺伝子ツールを使用して、より強力なことを行いました。活性化された島細胞に分子のオン/オフ スイッチを配置しました。

それからロールスと彼女の同僚は待った.大腸炎が治まり、マウスが回復してから数週間後、研究者はオン/オフスイッチを使用してニューロンを再活性化し、結腸で同様の炎症反応を引き起こしました.彼らは、腹膜に別の炎症性疾患である腹膜炎を発症するように誘導されたマウスでも同様の結果を見ました.

神経刺激によって誘発された免疫反応は、「元の」病状を彷彿とさせると、Rolls 氏は述べた。類似性は分子レベルにまで拡大しました。腹膜炎を誘発したマウスでは、特定の受容体タンパク質を運ぶ白血球が、最初の炎症とその後に誘発された炎症の両方で、腹部の内層でより豊富になりました.

研究者は逆の効果も観察しました。代わりに、活性化されたニューロンの初期セットを阻害した場合、動物の病気の症状はそれほど深刻ではありませんでした。これは、化学的に誘発された炎症であっても、脳からの信号がその重症度を判断するのに役立っている可能性があることを示唆しています.

一連の神経マッピング実験で、チームは、最初の炎症の間に活動を開始した島ニューロンが実際に「結腸までずっとメッセージを届ける方法を持っている」と判断しました.

トレーシーの見解では、新しい研究は、「ニューロン活動の状態を免疫系活動の状態から切り離すことはできない.双方向の通りです。」

2002 年、Tracey と彼の同僚は、脳が迷走神経を介して体の他の部分に抗炎症信号を送信できることを発見し、この分野で画期的な成果を上げました。この一連の研究は、関節リウマチ、肺高血圧症、およびその他の疾患における炎症を制御するための生体電子デバイスが開発および研究されるところまで進んでいます。

しかし、迷走神経系とは異なり、ロールス機構の島ニューロンは炎症を感知し、その免疫状態を記憶し、それを再活性化することができます。この行動は、負のフィードバック応答というよりもパブロフの条件付けに似ているとメジトフは言いました。 Tracey は次のように考えています。迷走神経は車のブレーキ ラインのようなものです。ロールス氏の研究は、「ドライバーがいる」ことを示している、と彼は言った。 「ブレーキを踏むか、アクセルを踏むかを決める人がいます。」

しかし、ロールスと彼女の同僚が論文で指摘しているように、島ニューロンの炎症の「記憶」が何らかの形で免疫応答自体を説明しているのか、それとも炎症を起こした身体組織からの感覚の記録なのかはまだわかりません。 — 実際には、その炎症で気分が悪くなったときの記憶です。彼らはまた、脳の他の部分も免疫反応の記憶に関与している可能性を排除することはできません.この研究が示しているのは、「この情報は、意識的に経験していなくてもコード化されている」ということです.

この研究は広範囲に影響を与える可能性があります。メジトフ氏は、「あなたの感情状態から結腸の炎症まで」を結び付ける解剖学的経路について説明し、「私にとって、それはおそらく、心身のコントロールに利用できる最良のデモンストレーションです」と述べました.

新しい発見はまた、脳の一般的なトップダウンの見方をひっくり返します。 「ほとんどの人は、『私たちはとても賢いので、何をすべきかを決めている』と考える傾向があり、それを自分の体に任せています」とトレーシーは言いました。 「しかし、それは神経系の働き方ではありません。」代わりに、脳は体内の変化 (感染、発熱) に関する情報を受け取って合成し、反応を示します。

ロールズの研究は、「脳は免疫システムと切り離すことができない」ことを示している、とトレーシーは述べた。 「免疫学者と神経科学者の両方が興奮し、驚くだろうと思います。」



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