您好，欢迎访问开云网站！
您好，欢迎访问开云网站！
集团动态
联系开云
发布日期：2024-08-23 作者：开云
“近年的研究发现，除神经/激素调控以外，分歧器官之间可经由过程代谢小份子和非激素类排泄性卵白实现彼此调控，这类调控机制被称为旌旗灯号的跨器官传递(Inter-organ communication networks, ICN)。ICN可以自动/被动响应多种病理转变，介入调控并保持机体器官正常心理功能和整体稳态。例如，ICN异常与心脏瓣膜病、非酒精性脂肪肝、慢性肾炎等多种疾病的产生互相关注。”
“今朝我们正在进行的研究就是，活动可否引发某些肌肉因子的排泄，而这些肌肉因子可以进入轮回系统，穿透血脑樊篱，从而按捺阿尔茨海默症的产生。”
跟人体其它组织器官一样，年夜脑神经也会“发炎”。细菌、病毒乃至衰老都有可能激发免疫系统的反映，致使脑神经炎症，进而激发神经功能的退化。科学家们发现，在良多脑炎疾病中经常伴随肌肉功能的降落，而它们之间的关系尚不十分明白。
近日，一项最新研究揭露了神经炎症与肌肉功能退化之间的深层联系。这项题为《传染与慢性疾病激活系统性脑-肌旌旗灯号轴》（“Infection and Chronic Disease Activate a Systemic Brain-muscle Signaling Axis”）的研究在2024年7月12日颁发在《科开云体育app学 免疫学》（Science Immunology）杂志上，作者是来自复旦年夜学生命科学学院的杨烁团队。
经由过程研究年夜肠杆菌、新型冠状病毒（SARS-CoV-2）和阿尔兹海默病（AD）在果蝇和小鼠模子中所激发的神经炎症和肌肉退化，该研究发现所有这些疾病都激活了一条调理肌肉表示的“年夜脑-肌肉旌旗灯号轴”，此中炎症等多种应激身分致使Upd3（Unpaired3）/IL-6（白细胞介素-6）细胞因子被激活，并进一步激活骨骼肌中的JAK-STAT旌旗灯号通路（Janus激酶-旌旗灯号转导和转录激活因子），调理线粒体功能，最后影响肌肉功能。
“细胞因子”是一类小份子卵白质，它们就像“信使”一样，经由过程与细胞概况受体连系来转达“号令”，增进或按捺细胞的分化、增殖等行动。“器官经由过程排泄份子进行通信，这些份子进入轮回系统，转移到方针组织，致使包罗免疫、行动、神经产生、血汗管功能、细胞老化等各种后果。”研究写道。
人们凡是认为是神经炎症所激发的神经功能转变直接致使了肌肉功能降落等等外部症状，而该研究从器官间通信的角度揭露了另外一种具有遍及性的机制。
传统不雅点（左图）认为，由传染致使的神经炎症发生炎症因子，致使神经元凋亡，进而直接影响对肌肉的节制。该研究（右图）则发现了一条年夜脑和肌肉之间经由过程细胞因子通信从而调理肌肉功能的机制。受访者供图。 ?
研究人员是如何经由过程果蝇和小鼠模子进行研究的？细菌、病毒、阿尔兹海默病等神经退行性疾病所致使的肌肉功能阑珊素质一样吗？这类阑珊可以或许逆转吗？该研究对医治年夜脑/肌肉疾病有何意义？为了回覆这些问题，彭湃科技在近日采访了该研究的第一作者、复旦年夜学生命科学学院研究员杨烁。
【对话】
彭湃科技：可否介绍一下本身和团队？你是缘何展开这项研究的？
杨烁（复旦年夜学生命科学学院研究项目负责人，博导）：我在2023年2月入职复旦年夜学生命科学学院，研究标的目的首要集中在旌旗灯号跨器官传递、肌肉形态产生和活动系统遗传病等范畴，以第一作者和通信作者身份在Cell Host Microbe, Science Immunology, Nature Communications, Development, JCI insight（斜体）等期刊颁发多篇论文。尝试室今朝首要存眷在三个标的目的：第一，摸索多器官互作收集在整体稳态中的功能和机制；第二，挑选针对阿尔茨海默症的活动庇护性因子；第三，成立活动系统相干遗传病的动物模子。
之前在美国华盛顿年夜学做博后时，我跟合作导师Aaron Johnson传授一向存眷在肌肉系统的发育机制和相干肌病。在COVID-19风行时代，即2021年头，我们发现身旁的同事，在新冠康复以后，常常陪伴有焦炙等神经系统症状，和肌无力等肌肉系统症状。这个工作引发了我们的爱好。
我们发现，多种疾病，包罗细菌性脑炎、病毒性脑炎和神经退行性疾病，患者均显现出年夜脑/肌肉的两重症状。2020年，我们刚颁发在发育生物学经典期刊Development上的研究注解，外胚层（发育为表皮和神经组织等）可以经由过程排泄FGF旌旗灯号通路的配体，调控中胚层（发育为肌肉）肌肉细胞FGF通路的均衡，从而操控形态产生和器官构建。是以，我们猜想，与之类似，脑炎是不是会改变年夜脑的排泄谱，从而经由过程排泄性卵白直接调控肌肉的心理功能呢？
犹如希腊神话中的擎天神阿特拉斯托起苍天，神经炎症让人们的肌肉不胜重负。受访者供图。 ?
彭湃科技：甚么是神经炎症？既然炎症是由免疫系统对机体做出的“庇护”而引发，为何反而会对机体造成危险？
杨烁：抗击外界传染是免疫系统的焦点功能。免疫系统可以经由过程吞噬病原，释放炎性因子杀伤病原和发生抗体禁止病原对细胞的侵入等多种体例应对传染。但免疫系统的过度激活，会造成白细胞介素、TNF-a, 补体卵白份子等炎性因子的年夜量释放，对传染源和被传染的细胞进行狂风雨般的自杀式进犯，造成本身组织细胞的傍观者毁伤陪伴血管通透性增添和轮回障碍，乃至会致使多器官功能衰竭（MOF）。良多新冠重症患者的灭亡缘由就是源在此。是以，免疫系统的受控激活和按捺，是人体保持正常功能的必定要求。
彭湃科技：甚么是器官间通讯？近几十年种生物学中有一些近似视角出现，如“脑-肠轴”，可否介绍一下这一思绪的布景和成长？
杨烁：从单细胞动物成长到多细胞动物，是动物进化史上的一个奔腾。从多细胞动物最先，动物身体的各个部门为顺应外界情况而逐步分化为具有特定功能的器官。经典理论认为，各器官的功能遭到内排泄系统和神经系统的调控。
而近年的研究发现，除神经/激素调控以外，分歧器官之间可经由过程代谢小份子和非激素类排泄性卵白实现彼此调控，这类调控机制被称为旌旗灯号的跨器官传递(Inter-organ communication networks, ICN)。ICN可以自动/被动响应多种病理转变，介入调控并保持机体器官正常心理功能和整体稳态。例如，ICN异常与心脏瓣膜病、非酒精性脂肪肝、慢性肾炎等多种疾病的产生互相关注。
今朝，特殊受存眷的器官交换除“脑肠轴”以外，还年夜脑和肌肉细胞组成器官的交换。7月22日，《细胞》（Cell）颁发了题为Innate immune memory after brain injury drives inflammatory cardiac dysfunction，和7月12日《天然 血汗管研究》（Nature Cardiovascular Research）上颁发的题为Reward system activation improves recovery from acute myocardial infarction的研究，均注解了年夜脑对心脏的调控感化。5月3日，《科学》（Science）刊发了题为Brain-muscle communication prevents muscle aging by maintaining daily physiology，注解了中枢神经系统生物钟，可以经由过程未知的体例调理骨骼肌功能。
是以，进一步解析ICN，不但可以加强我们对生命体器官间调控收集的认知，更可觉得参与医治系统性炎症风暴、神经毁伤、肌无力等ICN相干疾病供给根据。
彭湃科技：文章探讨了年夜肠杆菌、新冠病毒和阿尔兹海默病所致使的神经炎症所激发的脑肌通信机制。为何选择这三种环境？
杨烁：由于我们从平常糊口和文献检索中发现，这三种环境涵盖了我们能接触到的绝年夜大都年夜脑/肌肉两重病症的人群。
彭湃科技：研究首要拔取了黑腹果蝇作为模子来研究年夜脑到肌肉的通信。这些模子是若何构建的？果蝇也能“得”新冠和老年痴呆吗？虫豸的肌肉功能调理跟人类的类似性和分歧点在哪里？研究中还采取了小鼠模子，是出在甚么斟酌？
杨烁：果蝇其实不能患老年痴呆。今朝对老年痴呆的病因注释多样，但年夜大都人接管淀粉样beta卵白（Amyloid beta）和tau卵白成因说，即这些卵白质在脑内异常储蓄积累引发了疾病。是以，在动物模子中，我们一般经由过程在年夜脑中表达人类Amyloid beta 42卵白，来构建老年痴呆模子。
新冠病毒经由过程连系ACE2受体侵入细胞，果蝇固然具有ACE2受体的同源卵白（Nature，2002 Jun 20;417(6891):822-8），但新冠病毒其实不能直接传染果蝇细胞。是以，我们经由过程遗传学的体例，在果蝇体内特异性表达新冠病毒的毒力卵白，例如NSP1等，来摸索病毒毒力卵白对机体的影响。这类研究体例的优势是，可以操纵果蝇丰硕的遗传学东西，加速研究进度。
虫豸跟人类一样，具有骨骼肌，光滑肌和心肌。其肌肉系统在份子和细胞层面上跟人类高度守旧，因此是研究肌肉系统发育、功能和相干疾病的杰出模式动物。
我们之所以采取小鼠模子，是由于虫豸究竟不是哺乳动物，其和人类的差距较年夜，因此，在同为哺乳动物的小鼠中验证在果蝇里的发现，对证实该研究的物种守旧型，是必需的。
彭湃科技：研究发此刻三种神经炎症类型中都发现了一种旌旗灯号模式，此中细胞外配体Upd3在中枢神经系统中对活性氧进行响应，并引诱骨骼肌JAK-STAT旌旗灯号，致使线粒体功能障碍和活动功能下降。可否为我们通俗地注释一下这个进程？
杨烁：线粒体是能量代谢的焦点，而肌肉是能量耗损年夜户。线粒体功能的杂乱，必定会致使产能下降，因此肌肉会缺少能量供给，从而没法正常阐扬功能。
彭湃科技：在人类患者中，这三种疾病致使的活动功能障碍仿佛表示其实不不异。该研究发现的机制在三种疾病中的显现完全一样吗？它是这些疾病肌肉功能消退的主因吗？
杨烁：从细胞生物学层面来看，三种疾病城市经由过程影响肌肉线粒体膜电位而致病，因此其致病机制是完全一样的。
是不是是肌肉功能消退的首要缘由，今朝没法给出成果。我们只能证实，其在肌肉掉能中起到主要感化，但其感化到底占比几多，没法给出结论。
彭湃科技：该进程所致使的肌肉功能阑珊是可逆的吗？在疾病治愈后它会消逝吗？
杨烁：是的，我们的尝试证实，该阑珊是可逆的，肌肉会慢慢恢复正常功能。
彭湃科技：新冠持久后遗症（Long covid）是良多人关心的话题，研究有甚么发现？认知降落与活动功能降落是必定的成果吗？
杨烁：我们发现神经传染是造成长新冠的缘由之一。但年夜脑/肌肉两重病症其实不会产生在每个患者当中。
彭湃科技：在一些肠-脑轴的研究中，人们发现经由过程调理菌群组成可以或许反过来影响神经系统。您认为该研究中所显现的脑-肌轴有多是双向的吗？
杨烁：这是一个很好的问题，今朝我们正在进行的研究就是，活动可否引发某些肌肉因子的排泄，而这些肌肉因子可以进入轮回系统，穿透血脑樊篱，从而按捺阿尔茨海默症的产生。今朝鸢尾素是最热点的肌肉来历的神经庇护卵白，但由于其影响代谢，因此在利用中呈现了良多问题。我们想经由过程遗传学模子挑选更多活动庇护因子，从而人工摹拟活动结果，延缓阿尔茨海默症的产生时候，和减轻其历程。
彭湃科技：该研究在药物开辟和疾病诊断和医治方面的前景？
杨烁：我们找到的Upd3/IL-6份子，已上市的针对其的中和抗体和相干通路按捺剂已有良多。因此，我们的研究为拓展这些药物的顺应症，提出了科学的根据。
原文信息：
Yang S, Tian M, Dai Y, Wang R, Yamada S, Feng S, Wang Y, Chhangani D, Ou T, Li W, Guo X, McAdow J, Rincon-Limas DE, Yin X, Tai W, Cheng G, Johnson A. Infection and chronic disease activate a systemic brain-muscle signaling axis that regulates muscle function. Science Immunology. July 12, 2024.
https://www.science.org/stoken/author-tokens/ST-1985/full
特殊声明：本文转载仅仅是出在传布信息的需要，其实不意味着代表本网站不雅点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或小我从本网站转载利用，须保存本网站注明的“来历”，并自大版权等法令责任；作者假如不但愿被转载或联系转载稿费等事宜，请与我们联系。