Re: Neuroimmunology(신경-면역 교신) - 신경자극 --＞ 면역세포 활성, 억제.. 2023 네이처!!

[문형철]

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Neuroimmunology: reviews and perspectives on recent advances

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• Editorial
• Published: 24 October 2023

Neuroimmunology: reviews and perspectives on recent advances

• Hai Qi 

Cellular & Molecular Immunology volume 20, pages1257–1258 (2023)Cite this article

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In an abstract sense, the immune system is tasked to monitor and interpret insults and potential threats from the external world and mount appropriate defensive actions accordingly. At the same time, it also monitors states of internal organs and facilitates resistance to perturbation and maintenance of homeostasis. The same abstraction applies to the nervous system, which processes information from the external and internal worlds and commands reactions to external and internal stimuli in order to maintain homeostasis. Increasingly, the seemingly autonomous immune system and nervous system are found to be subjected to monitoring, interpretation and regulation by each other. Immune cells and their complex behaviors are monitored, interpreted, and regulated by the nervous system, while neurons and glial cells in the nervous system are under immune surveillance and their physiological functions even depend on factors derived from immune cells. Therefore, it is critical to understand the rules and principles of neuro-immune crosstalk in physiology and disease, an area that has seen probably the most fast-growing development in contemporary immunology. In this issue, four leading experts in the field review recent advances and provide perspectives in several selected topics of neuroimmunology.

비유적인 의미에서

면역계는 외부 세계로부터의 공격과 잠재적 위협을 감시하고 해석하며,

이에 따라 적절한 방어 행동을 수행하는 임무를 맡고 있습니다.

동시에 내부 장기의 상태를 모니터링하고

교란에 대한 저항력을 촉진하며

항상성 유지에 기여합니다.

monitors states of internal organs and

facilitates resistance to perturbation and

maintenance of homeostasis

동일한 비유적 개념은

신경계에도 적용됩니다.

신경계는

외부 및 내부 세계로부터의 정보를 처리하고,

항상성을 유지하기 위해

외부 및 내부 자극에 대한 반응을 지시합니다.

nervous system, which processes information from the external and internal worlds and

commands reactions to external and internal stimuli

in order to maintain homeostasis. 

점점 더, 

자율적인 면역계와 신경계가 서로의 감시, 해석 및 조절을 받는 것으로 밝혀지고 있다.

면역 세포와 그 복잡한 행동은

신경계에 의해 감시, 해석 및 조절되는 반면,

신경계의 뉴런과 신경교세포는 면역 감시를 받으며

그들의 생리적 기능은 심지어 면역 세포에서 유래된 인자에 의존하기도 한다.

따라서

생리학과 질병에서 신경-면역 교신의 규칙과 원리를 이해하는 것은 매우 중요하며,

이는 현대 면역학에서 가장 빠르게 발전하는 분야일 것이다.

본 호에서는 해당 분야의 선도적 전문가 4인이

신경면역학의 여러 선정된 주제에 대한

최근 진전과 전망을 검토한다.

Dr. Hai Qi

The gastrointestinal (GI) tract is arguably the most complex organ system from the perspective of neuroimmunology. It interfaces with the external world and is in constant interactions with microbiota while mediating its physiological functions in food digestion and nutritional absorption. In his review [1], Chiu and colleagues explain in detail recent advances in understanding of how different types of neurons, namely, sensory, sympathetic, parasympathetic and enteric neurons interact with and functionally impact on various immune cells. As effects of different dopaminergic, cholinergic, and peptidergic neurotransmitters on GI immune cells are delineated in more precise detail genetically, biochemically and cell biologically, we begin to appreciate the principle of the most basic neuroimmune regulatory units that involve any nerve ending and any given type of immune cells. The authors nicely point out important gaps in our understanding, particularly with regards to whether and how immune status of the GI tract (or a segment) are represented in higher centers of the brain and whether and how the brain may then use that information to regulate the GI system in a top-down manner.

위장관(GI)은

신경면역학적 관점에서 가장 복잡한 장기 시스템이라 할 수 있다.

이 기관은

외부 세계와 접촉하며 미생물군과 지속적으로 상호작용하는 동시에

음식 소화 및 영양소 흡수와 같은 생리 기능을 조절합니다.

Chiu와 동료들은 그들의 리뷰 논문[1]에서

감각 신경, 교감 신경, 부교감 신경 및 장 신경과 같은 다양한 유형의 신경 세포가

어떻게 다양한 면역 세포와 상호작용하고 기능적으로 영향을 미치는지에 대한

최근 연구 성과를 상세히 설명합니다.

도파민성, 콜린성, 펩타이드성 신경전달물질이 위장관 면역 세포에 미치는 영향이

유전학, 생화학, 세포생물학적으로 더욱 정밀하게 규명됨에 따라,

우리는 신경 말단과 특정 면역 세포 유형이 관여하는 가장 기본적인 신경면역 조절 단위의 원리를 이해하기 시작한다.

저자들은 특히 위장관(또는 그 일부)의 면역 상태가 뇌의 고위 중추에 어떻게 표현되는지,

그리고 뇌가 그 정보를 어떻게 활용하여

위장계를 하향식 방식으로 조절하는지에 관한 이해의 중요한 공백을 잘 지적하고 있다.

https://www.nature.com/articles/s41423-023-01054-5

The first of the two broad but important questions above is summarily dealt with by Asya Rolls in her perspective [2]. Building on her recent discovery that specific neurons in the insular cortex is activated during colitis and, upon reactivation, can recall colitic inflammation, Rolls proposes the concept of immunoception to explain a potential way of representing immune status of internal organ systems in the insular cortex. Synthesized in this concept is a larger body of direct and indirect evidence for that immune information may be carried in afferents from the periphery, as opposed to or in addition to immune mediators acting on the central nervous system directly. The idea that an “immunengram” is composed of neurons in specific regions of the central nervous system in collaboration with cells in the target peripheral tissue will surely provoke new thoughts and experiments.

위 두 가지 광범위하지만 중요한 질문 중 첫 번째는

아샤 롤스(Asya Rolls)가 그녀의 관점 논문[2]에서 간략히 다루고 있다.

그녀는 최근 발견한,

대장염 발생 시 섬피질의 특정 뉴런이 활성화되고,

재활성화 시 대장염 염증을 재현할 수 있다는 연구를 바탕으로,

내부 장기 시스템의 면역 상태를 섬피질에 표현하는 잠재적 방식을 설명하기 위해

‘면역지각(immunoception)’ 개념을 제안한다.

이 개념은

면역 정보가 중추신경계에 직접 작용하는 면역 매개체와 대조되거나 추가적으로,

말초에서 오는 구심성 신경에 의해 전달될 수 있다는

직접적·간접적 증거들을 종합한 것이다.

'면역엔그램(immunengram)'이

중추신경계 특정 영역의 뉴런과 표적 말초 조직의 세포가 협력하여 구성된다는 아이디어는

분명 새로운 사고와 실험을 촉발할 것이다.

https://www.nature.com/articles/s41423-023-01051-8

건강과 질병 상태에서 체계적인 신경-면역 상호작용을 정의하기 위해, 우리는 최근 뇌와 면역계 사이에 존재하는 양방향 기능적 루프를 지칭하는 용어로 '면역수용(immunoception)'을 제안하였다. 이 개념은 뇌가 지속적으로 면역 활동의 변화를 모니터링하며, 반대로 면역계를 조절하여 생리적으로 동기화된 반응을 생성할 수 있음을 시사한다. 따라서 뇌는 면역계 상태에 관한 정보를 표현해야 하며, 이는 다양한 방식으로 발생할 수 있다. 그중 하나가 면역엔그램(immunengram)으로, 신경세포와 국소 조직에 부분적으로 저장되는 흔적이다. 본 리뷰는 면역인식과 면역엔그램에 대한 현재의 이해를 논의하며, 특히 특정 뇌 영역인 섬피질(insular cortex, IC)에서의 발현에 초점을 맞출 것이다.

While it is important to understand how the brain perceive and represent in high centers the immune status of peripheral organs, the immune system certainly has a foothold inside the central nervous system as macrophages. Microglia are the most abundant and the most important macrophages in the brain. They can respond to blood-borne immune mediators and metabolites alike and modulate neuronal functions by their phagocytic activities and by various secreted factors. In the third review of the series [3],

뇌가 말초 장기의 면역 상태를 어떻게 인지하고

고위 중추에서 표현하는지 이해하는 것이 중요하지만,

면역 체계는 대식세포 형태로 중추신경계 내부에 확실히 발판을 마련하고 있다.

미세아교세포는

뇌에서 가장 풍부하고 중요한 대식세포이다.

이들은 혈액을 통해 전달되는 면역 매개체와 대사산물 모두에 반응할 수 있으며,

식작용 활동과 다양한 분비 인자를 통해 신경 기능을 조절한다.

본 시리즈의 세 번째 리뷰 논문[3]에서 Ginhoux와 동료들은

신경계 발달 및 기능과 관련된 뇌 대식세포의 발생 과정,

위치, 유전자 발현 패턴,

기능적 프로그래밍에 대한 현재의 이해를 종합한다.

저자들은

미세아교세포 및 기타 뇌 대식세포가 종양부터 퇴행성 질환에 이르기까지

중추신경계의 주요 질환에 깊이 관여함을 두드러지게 강조한다.

그들은 뇌 대식세포의 복잡한 생물학을 해부하고

신경계와 면역계 간의 상호작용에 미치는 영향을 분석하는 데 있어

보다 종합적인 접근이 필요한 미래를 제시한다.

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10616292/

Brain macrophage development, diversity and dysregulation in health and disease - PMC

Ginhoux and colleagues summarize current understanding of the ontogeny, location, gene expression‎ patterns and functional programming of brain macrophages as pertinent to the development and function of the nervous system. The authors prominently highlight the intimate involvement of microglia and other brain macrophages in major diseases of the central nervous system, from tumors to degeneration. They point to a future with a more holistic approach in dissecting the complex biology of brain macrophages and its impact on the interactions between the nervous and immune systems.

If how immune cells other than macrophages regulate neuronal functions inside the brain is only alluded to in the aforementioned reviews, Kipnis and colleagues put it front and center in their piece [4]. They discuss how the type 2 response, which is primarily carried out by cytokines such as Interleukin 4, 5 and 13 and associated with allergy and parasitic infection, makes functional impacts on glial and neuronal biology and thereby regulates physiological and pathological processes in the brain.

Overall, this review series is not intended to be comprehensive on all contemporary topics of neuroimmunology. Instead, these four pieces should give our readers a glimpse of what has been accomplished in understanding basic biology of neuroimmune crosstalk and what lies in future investigation that may help in designing new ways to maintain health and treat diseases.

대식세포 외 다른 면역세포가

뇌 내 신경 기능을 조절하는 방식이 앞서 언급된 리뷰들에서 간접적으로만 언급된 반면,

Kipnis와 동료들은 그들의 논문[4]에서 이를 핵심 주제로 다룬다.

그들은 주로 인터루킨 4, 5, 13과 같은 사이토카인에 의해 수행되며

알레르기 및 기생충 감염과 연관된 제2형 반응이 신경교 및 신경 세포 생물학에 기능적 영향을 미쳐

뇌의 생리적·병리적 과정을 조절하는 방식을 논의한다.

전체적으로 이 리뷰 시리즈는

신경면역학의 모든 현대적 주제를 포괄하려는 의도는 아닙니다.

대신 이 네 편의 논문은

신경면역 교차작용의 기초 생물학 이해에서 이룬 성과와,

건강 유지 및 질병 치료를 위한 새로운 방법 설계에 도움이 될 수 있는

향후 연구 과제를 독자들에게 엿볼 수 있게 해줄 것입니다.

https://www.nature.com/articles/s41423-023-01043-8

References

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