Các nhà khoa học xác định phần não mới ở chuột kiểm soát phản ứng viêm của cơ thể

Một nghiên cứu mới trên chuột của các nhà nghiên cứu tại Viện Zuckerman của Columbia cho thấy bộ não có thể điều khiển hệ thống miễn dịch đến một mức độ không ngờ tới, có khả năng phát hiện, tăng cường và giảm bớt tình trạng viêm.

Hao Jin, Tiến sĩ, đồng tác giả đầu tiên của nghiên cứu được công bố trực tuyến hôm nay trên tạp chí Nature , cho biết: “Bộ não là trung tâm của những suy nghĩ, cảm xúc, ký ức và cảm giác của chúng ta ”. "Nhờ những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ theo dõi mạch và đơn bào, giờ đây chúng ta biết bộ não còn làm được nhiều việc hơn thế. Nó giám sát chức năng của mọi hệ thống trong cơ thể."

Nghiên cứu trong tương lai có thể xác định các loại thuốc có thể nhắm vào mạch não mới được phát hiện này để giúp điều trị một loạt các rối loạn và bệnh tật mà hệ thống miễn dịch bị rối loạn.

Charles S. Zuker, Tiến sĩ, tác giả chính của nghiên cứu, nhà nghiên cứu chính tại Viện Zuckerman của Columbia và là nhà nghiên cứu của Viện Y tế Howard Hughes, cho biết: “Khám phá mới này có thể cung cấp một địa điểm trị liệu thú vị để kiểm soát tình trạng viêm và miễn dịch”.

Công trình gần đây của phòng thí nghiệm Zuker và các nhóm khác đang tiết lộ tầm quan trọng của trục cơ thể-não, một con đường quan trọng truyền tải dữ liệu giữa các cơ quan và não. Ví dụ, Tiến sĩ Zuker và các đồng nghiệp của ông đã phát hiện ra rằng đường và chất béo đi vào ruột sẽ sử dụng trục cơ thể-não để thúc đẩy cảm giác thèm ăn và thèm ăn đồ ăn có đường và chất béo.

Đồng tác giả đầu tiên, Tiến sĩ Mengtong Li, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm Zuker cho biết: “Chúng tôi đã tìm ra tất cả những cách mà cơ thể thông báo cho bộ não về trạng thái hiện tại của cơ thể”. “Chúng tôi muốn hiểu kiến ​​thức và khả năng kiểm soát sinh học của cơ thể của bộ não đã tiến xa đến mức nào.”

Các nhà khoa học đã tìm kiếm các mối liên hệ mà não có thể có với tình trạng viêm và khả năng miễn dịch bẩm sinh, hệ thống phòng thủ được chia sẻ ở tất cả các loài động vật và là thành phần cổ xưa nhất của hệ thống miễn dịch. Trong khi hệ thống miễn dịch thích ứng ghi nhớ những lần gặp gỡ trước đây với những kẻ xâm nhập để giúp nó chống lại chúng nếu chúng xâm chiếm lần nữa thì hệ thống miễn dịch bẩm sinh sẽ tấn công bất cứ thứ gì có đặc điểm chung của vi trùng. Tính đơn giản tương đối của khả năng miễn dịch bẩm sinh cho phép nó phản ứng với những xúc phạm mới nhanh hơn khả năng miễn dịch thích nghi.

Các nghiên cứu trước đây ở người tiết lộ rằng kích thích điện vào dây thần kinh phế vị - một bó gồm hàng nghìn sợi thần kinh nối não và các cơ quan nội tạng của cơ thể - có thể làm giảm phản ứng liên quan đến một phân tử viêm cụ thể. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều điều chưa biết về bản chất của hệ thống não-cơ thể này: ví dụ, tính tổng quát của sự điều biến khả năng miễn dịch của não và phản ứng viêm, các đường giao tiếp có chọn lọc giữa cơ thể và não, logic của mạch thần kinh cơ bản. và nhận dạng các thành phần thần kinh phế vị và não có nhiệm vụ theo dõi và điều chỉnh tình trạng viêm.

Phòng thí nghiệm Zuker đã chuyển sang sử dụng một hợp chất vi khuẩn tạo ra phản ứng miễn dịch bẩm sinh. Các nhà khoa học phát hiện ra rằng việc đưa phân tử này vào chuột sẽ kích hoạt nhân đuôi của đường đơn độc, hay cNST, nằm bên trong thân não. CNST đóng vai trò chính trong trục cơ thể-não và là mục tiêu chính của dây thần kinh phế vị.

Các nhà khoa học cho thấy rằng việc ức chế cNST về mặt hóa học dẫn đến phản ứng viêm mất kiểm soát đối với sự xúc phạm miễn dịch: mức độ phân tử gây viêm do hệ thống miễn dịch giải phóng cao hơn ba lần so với bình thường và mức độ miễn dịch chống viêm. các hợp chất này thấp hơn khoảng ba lần so với bình thường. Ngược lại, kích hoạt nhân tạo cNST làm giảm gần 70% nồng độ phân tử gây viêm và tăng nồng độ hóa chất chống viêm gần gấp 10 lần.

Tiến sĩ Jin, người bắt đầu nghiên cứu này với tư cách là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Zuker, cho biết: “Tương tự như máy điều nhiệt, mạch não mới được phát hiện này giúp tăng hoặc giảm phản ứng viêm để giữ cho cơ thể phản ứng một cách khỏe mạnh”. Bác sĩ Jin hiện là điều tra viên theo dõi nhiệm kỳ tại Viện Dị ứng và Bệnh Truyền nhiễm Quốc gia. "Nhìn lại, thật hợp lý khi có một trọng tài chính kiểm soát phản ứng quan trọng này."

Nghiên cứu kích thích dây thần kinh phế vị trước đây ở người cho thấy những phát hiện này còn vượt xa cả chuột. Nghiên cứu mới này cũng có thể phù hợp với suy nghĩ hàng ngàn năm về tầm quan trọng tiềm tàng của tâm trí đối với cơ thể.

Tiến sĩ Jin lưu ý: “Rất nhiều tác động tâm lý thực sự có thể liên quan đến các mạch não nói với cơ thể bạn điều gì đó”.

Các nhà khoa học đã xác định được các nhóm tế bào thần kinh cụ thể trong dây thần kinh phế vị và trong cNST giúp phát hiện và kiểm soát hoạt động chống viêm. Tiến sĩ Zuker, giáo sư hóa sinh, lý sinh phân tử và khoa học thần kinh tại Đại học Bác sĩ và Bác sĩ phẫu thuật Vagelos của Columbia, cho biết: “Điều này mở ra một cửa sổ mới về cách não theo dõi và điều chỉnh sinh lý cơ thể”.

Việc khám phá các cách để kiểm soát mạch não mới được phát hiện này có thể dẫn đến các liệu pháp mới cho các bệnh tự miễn dịch phổ biến như viêm khớp dạng thấp, tiểu đường loại I, bệnh đa xơ cứng, bệnh thoái hóa thần kinh, bệnh lupus, bệnh viêm ruột và bệnh Crohn, cũng như các tình trạng như bệnh lâu năm. Hội chứng COVID, sự đào thải miễn dịch của các cơ quan cấy ghép và những đợt bùng phát có khả năng gây chết người được gọi là cơn bão cytokine mà nhiễm trùng COVID có thể gây ra.

Một nghiên cứu của Lancet năm 2023 cho thấy các bệnh tự miễn dịch có thể ảnh hưởng đến khoảng 1/10 người. Theo Hiệp hội Tự miễn dịch, chỉ riêng ở Hoa Kỳ, các bệnh tự miễn dịch có thể gây thiệt hại cho nền kinh tế 100 tỷ USD hàng năm, một con số có thể còn quá thấp.

Khai thác hoạt động của mạch này có thể tạo ra sự khác biệt trong một loạt các tình trạng ảnh hưởng đến hệ thống miễn dịch và giúp điều trị tình trạng viêm không được điều hòa ở những người mắc các bệnh và rối loạn miễn dịch, Tiến sĩ. Jin và Li nói.

Nguồn Đại học Columbia