2020年4月29日，《自然》杂志在线发表了清华大学免疫学研究所祁海课题组、上海科技大学胡霁课题组、清华大学麦戈文脑科学研究所钟毅课题组的合作研究，题目为《Brain control of humoral immune responses amenable to behavioural modulation》（“受行为影响的脑活动调控体液免疫应答”）（原文： https://www.nature.com/articles/s41586-020-2235-7）。该研究通过小鼠模型研究，发现了一条从大脑杏仁核和室旁核CRH神经元到脾内的神经通路；这条通路选择性地促进疫苗接种引起的抗体免疫应答，还可以通过响应行为刺激，对免疫应答进行不同调控。据作者介绍，这是迄今发现的第一条解剖学明确、由神经信号传递而非内分泌激素介导的、中枢神经对适应性免疫应答进行调控的通路，指出了神经免疫学研究的一个新方向。
首先，作者开发了一种新型去除小鼠脾神经的手术，发现经历这种手术的小鼠在疫苗接种后所能产生的浆细胞（抗体分泌细胞）数量有明显缺陷（图1），暗示了脾神经活动对B细胞应答有促进作用。通过药理学、遗传学实验，他们继而发现B细胞表达乙酰胆碱a9受体是脾神经介导的这种促进作用不可或缺的。通过体内细胞剔除实验，作者发现在肾上腺素能的脾神经和需要感知乙酰胆碱的B细胞之间，最可能起到了“换元”作用的是新近发现的可感受去甲肾上腺素而分泌乙酰胆碱的T细胞。
图1.去脾神经手术降低疫苗接种后的浆细胞数量
进一步，作者通过伪狂犬病毒逆行追踪，发现脾神经与室旁核（PVN）、中央杏仁核（CeA）有连接。这两个区域的功能与应激、恐惧反应紧密相关，而两处共有的一类神经元是表达CRH（促肾上腺皮质激素释放激素）的神经元。CRH神经元是掌控垂体-肾上腺轴的上游神经元，其激活可导致肾上腺大量释放糖皮质激素，调整机体应激，抑制免疫系统活动。这个已知抑制免疫的内分泌功能，不能解释作者看到的免疫增强的现象。但会不会CRH神经元还可以直接操控脾神经，通过神经通路传导免疫增强的信号来促进浆细胞的产生呢？为检验这一假说，作者通过光遗传学实验，发现刺激CeA/PVN的CRH神经元后几秒钟之内就会记录到脾神经的电信号明显加强，证明CeA/PVN与脾间的确有通路连接（图2）。进而，作者通过CRH神经元杀伤、DREADD化学遗传学抑制及激活的方法，证明 CeA/PVN CRH神经元活性对应调控了脾内B细胞应答产生浆细胞的过程。
图2. 光激活CeA/PVN中的CRH神经元引发脾神经活动
自主神经活动可以受外界环境及行为的影响。那么，有没有行为可以刺激这条脑-脾神经轴从而增强免疫应答呢？作者通过监测小鼠在不同行为范式下 CeA/PVN 的 CRH 神经元活动发现，一个他们新开发的“孤立高台站立”（elevated platform standing，EPS）行为可以同时激活这两个核团的CRH神经元。更重要的是，抗原接种后第二周里，每天经历这个行为范式两次，小鼠抗原特异的抗体就可以增加~70%。这种行为增强抗体应答的效果，依赖于CRH神经元、依赖于脾神经、并且需要B细胞表达的乙酰胆碱受体（图3）。虽然高台站立可以看做是一种应激范式，但并非所有导致应激状态的行为都能增强免疫。作者测试了神经生物学研究中常用的禁锢模型，发现这一范式更强烈而持久激活PVN的CRH神经元，但抑制 CeA 的 CRH 神经元，致使机体持续产生高水平的糖皮质激素，对免疫应答产生了抑制作用。
图3. EPS通过脑-脾轴增强抗原接种后的抗体免疫应答
至此，作者在这项研究里鉴定、证明了一条对适应性免疫具有增强功能的脑-脾神经轴，揭示了 CRH 神经元的双重免疫调节功能——经典已知的垂体-肾上腺神经内分泌免疫抑制作用和新发现的经神经环路直接作用于脾的免疫增强作用。过去的神经免疫研究主要包括了免疫细胞在中枢神经系统病变的作用，神经信号对淋巴器官和屏障组织里固有免疫细胞（巨噬细胞、ILC等）的功能调节。刚刚发表的这一新工作，使我们认识到淋巴细胞介导的适应性免疫应答受到中枢-外周神经环路的直接调控，以及通过行为调节免疫应答的生物学基础。
清华-北大生命科学联合中心2013级博士生张旭、清华生命科学学院2016级博士生雷博、上海科技大学袁媛博士、清华PTN项目2016级博士生张厉是本文的共同第一作者。清华大学生命学院教授钟毅，清华大学医学院教授祁海和上海科技大学助理教授胡霁为本文的共同通讯作者。
支持该研究的科研基金包括：科技部（2018YFE0200300 祁海），国家自然科学基金委（81621002, 31830023 祁海；61890951, 61890950, 31671086 胡霁）。祁海课题组还受到北京市科委、清华-北大生命科学联合中心、清华大学免疫学研究所、北京生物结构前沿研究中心、北京市慢性病免疫学研究重点实验室的支持。钟毅课题组受到清华-北大生命科学联合中心、清华麦戈文脑科学研究院、蛋白质科学教育部重点实验室的支持。另外，中国科学院武汉数学物理研究所徐福强课题组、清华大学药学院廖学斌课题组、首都医科大学孙文智课题组为本研究的顺利开展和完成做出了重要贡献。
