流感病毒(蓝色)从破裂的上皮细胞中萌芽的彩色扫描电子显微照片(SEM)。

流感病毒颗粒(蓝色;人工着色的)从破裂的细胞中萌芽。图源:Lennart Nilsson,勃林格殷格翰国际有限公司,TT/SPL

流感病例可以使最坚强的人躺在床上,失去食欲。现在,科学家们已经在老鼠体内发现了可以通知大脑流感感染的神经元,从而引发运动、饥饿和口渴的减少1

作者说,连接到身体其他部位的类似神经元也可能通知大脑其他感染。该作品于2003年3月8日发表自然

“这项研究颠覆了之前的想法,”纽约市哥伦比亚大学的感觉生物学家伊沙梅尔·阿卜杜斯-萨泊尔说,他没有参与这项研究。“就我们如何看待疾病行为而言,这是范式的转变。”

大脑监测

在这项研究之前,“不清楚大脑是如何意识到体内有感染的”,研究合著者、马萨诸塞州波士顿哈佛医学院的神经科学家斯蒂芬·利伯勒斯说。科学家们通常认为,信使分子从感染部位通过血液进入大脑,扩散到大脑,直接激活启动疾病行为程序的区域。

在这些信使分子的首选候选分子中,有一种被称为前列腺素的信号化学物质,它是在感染组织中产生的。阿司匹林和布洛芬阻断了前列腺素的产生,也抑制了疾病行为,这表明前列腺素是引发这些行为的关键。

作者证明了一种特殊的前列腺素受体,叫做EP3,是产生疾病行为的原因。EP3存在于包括大脑在内的全身神经元上。为了测试它的功能,研究人员删除了老鼠大脑中的EP3受体,并用流感病毒感染动物。老鼠仍然改变了它们的行为——这表明大脑没有受到血源性前列腺素的感染。

相反,作者发现关键因子是位于小鼠颈部的含有ep3的特定神经元群。这些神经元有分支,从老鼠的扁桃体延伸到脑干。这项研究的合著者、同样来自哈佛大学的神经生物学家Na-Ryum Bin说,这种地理位置是有道理的:扁桃体区域“是外部空气和气道内空气之间的界面”。该区域富含免疫细胞,当它们遇到病原体时会大量产生前列腺素。

研究结果揭示了疾病的真相:流感病毒进入气道,感染咽喉细胞,引发前列腺素的产生,这些以前不被重视的神经元对此产生了反应。然后,感染警报沿着神经元的分支在“通往大脑的专用高速公路”上传播,Abdus-Saboor说。

通往大脑的高速公路

神经通路做了一些血源信号做不到的事情:它们向大脑提供了感染发生的确切位置的信息。作者指出,许多其他类型的神经元都有前列腺素和其他免疫相关信号的受体。他们认为,可能还有其他专门的途径,包括检测引发恶心的肠道感染的途径。

这项研究还揭示了一个悖论。科学家们认为,病态行为具有进化优势。但当研究小组阻止这些行为时,比如避免进食,老鼠死于流感的可能性就会降低。Liberles推测,这种行为改变系统可能已经进化,因为它在大多数感染病例中都是有益的——即使不是全部。或者,像静止不动这样的行为可能是有利的,因为它可以减少病原体在人群中的传播。

新的研究结果并没有说明全部情况。感染感应扁桃体神经元只在流感感染的第一阶段负责生病行为,这一阶段影响上呼吸道,持续大约一周。当病毒在患病过程中进入下呼吸道时,另一条神经通路接管了驱动疾病行为的工作。Liberles说:“如果我们能找到一种方法来阻断第二种途径,结合起来,可能会产生巨大的临床影响。”