島皮質のニューロンは特異的な免疫応答を符号化し、取り出す

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論文|2021年11月24日、184巻、24号、p5902-5915.e17

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島皮質のニューロンは特異的な免疫応答を符号化し、取り出す

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)01223-X?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS009286742101223X%3Fshowall%3Dtrue

タマル・コレン
レエ・イファ
マリアム・アメール
オレン・コビラー
コビ・ローゼンブラム
アシャ・ロールズ11
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脚注を表示するオープンアーカイブ発行:2021年11月08日DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.10.013
PlumXメトリクス

ハイライト

末梢性炎症時にInsCtxの神経アンサンブルが活性化する

これらのニューロンの再活性化は、末梢の炎症を回復させるのに十分である。

これらのInsCtxニューロンは自律神経系制御部位（DMV、RVLM）に投射する。

InsCtxの阻害はDSS誘発大腸炎の炎症を緩和する
まとめ
脳が末梢免疫を制御していることを示す証拠は増えつつあるが、脳が免疫系の状態をどのように表現しているのかは、いまだ不明である。今回われわれは、脳の島皮質（InsCtx）が免疫関連情報を記憶していることを明らかにした。マウスの活動依存性細胞標識（FosTRAP）を用いて、2つの異なる炎症条件下（デキストラン硫酸ナトリウム[DSS]誘発大腸炎とザイモサン誘発腹膜炎）で活性化するInsCtxの神経細胞アンサンブルを捉えた。これらの神経細胞アンサンブルを化学遺伝学的に再活性化させることで、これらの神経細胞が捕捉された炎症状態を広く再現することができた。このように、我々は、脳が特異的な免疫応答を記憶・検索できることを示し、古典的な免疫学的記憶の概念を炎症情報の神経細胞表現にまで拡張した。
図解抄録
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キーワード
炎症
神経細胞
記憶
島皮質
エングラム
心身症
はじめに
ストレス（Chovatiya and Medzhitov, 2014; Dhabhar, 2014; Silberman et al., 2003）、脳卒中（McDonald et al., 2010; Prass et al., 2003; Wong et al., 2011）、報酬系活動（Ben-Shaanan et al., 2016, Ben-Shaanan et al., 2018）が末梢免疫系に及ぼす影響などから明らかなように、脳が免疫に影響を及ぼす可能性があることを示すデータが蓄積されている。しかし、この神経免疫相互作用についての理解はまだ限られている。重要なのは、脳が免疫系の状態をどのように評価し、表現しているかがわかっていないことである。
中心的な制御因子である脳は、制御しているあらゆるシステムからフィードバックを受け、その結果、免疫系の表現が形成されると考えられる。この概念は、いくつかの証拠によって裏付けられている。第一に、解剖学的に、脳は脾臓やリンパ節などの末梢免疫器官からの感覚入力を介して免疫関連情報を受け取る（Dantzer, 2018; Goehler et al., 2000; Pavlov and Tracey, 2017）。第二に、脳は末梢免疫チャレンジに反応する。例えば、神経画像研究では、末梢炎症時に特定の脳領域（扁桃体、視床下部、脳幹、視床、島皮質[InsCtx]など）の活性化が増加することが確認されている（Harrisonら、2009；Sergeevaら、2015）。最後に、免疫系は、特定の免疫反応（例えば、免疫抑制）を外部からの手がかり（例えば、サッカリン水）と関連付けることによって免疫条件付けに反応し、手がかりの提示だけで免疫反応を引き起こすことが示されている（Ader and Cohen, 1975; Hadamitzky et al.） このことは、脳が免疫関連情報をコード化していることを示唆している（Cohenら、1994）。さらに、病変研究では、免疫条件付けに必要な特定の脳領域、特にInsCtxが同定された（Ramírez-Amayaら, 1996, Ramírez-Amayaら, 1998）。しかし、脳内にこのような免疫表現が存在することは、これまで直接証明されたことはなかった。
今回の研究は、脳における免疫関連情報の存在を検証し、免疫制御との関連性を明らかにすることを目的とした。我々は、InsCtx、特に後方のInsCtxが、このような免疫系の表象を含むのに特に適しているという仮説を立てた。この領域は、インターオセプション（＝身体の生理的状態の感知；Craig, 2003; Gogolla, 2017）の主要な皮質部位と考えられており、痛み、空腹感、内臓信号などの身体感覚に関する情報を統合している（Craig, 2002）。免疫関連情報はインターインターセプションの従来からの側面ではないが、生体の生理的状態の重要な指標となる可能性があり（Kipnis, 2018）、したがって後方のInsCtxでも処理される可能性がある。さらに、InsCtxは免疫シグナルに反応する末梢ニューロンから入力を受けるため、免疫関連情報を収集するのに適した位置にある（Goehlerら、2000；Reardonら、2018；Thayer and Sternberg、2009）。したがって、免疫チャレンジが島部活動に影響を与えることが研究で示されている（Critchley and Harrison, 2013; Doenlen et al.） 最後に、先に述べたように、病変研究は、InsCtxが免疫条件付けに必須であることを示しており（Pacheco-López et al., 2005; Ramírez-Amaya and Bermúdez-Rattoni, 1999）、この脳領域が免疫関連表現を形成できるという仮説をさらに裏付けている。
結果
DSS誘発大腸炎におけるInsCtxのニューロン活動の増加
末梢免疫チャレンジ中に活性化したニューロンを捕捉するため、トランスジェニック標的組換え活性集団（TRAP）マウス（DeNardoら、2019；Guenthnerら、2013）を用いた（図1A）。これらのマウスは、神経細胞活性の指標として機能する活性依存性c-Fosプロモーターの制御下でiCreERT2を発現する（FosTRAPマウス）。タモキシフェン（TM）存在下では、活性化したニューロンがCre依存性組換えを駆動し、エフェクター遺伝子（例えば、蛍光レポーター）の発現を誘導する。免疫チャレンジには、大腸炎症（大腸炎）モデルを選んだ。新たな実験的および疫学的データにより、消化管（GI）炎症状態における腸-脳軸の重要性が確立された（Fungら、2017；Powellら、2017；Veiga-Fernandes and Mucida、2016；Willemzeら、2015）。InsCtxは、この高度に神経支配され免疫学的に活性な内臓器官から、脳幹と視床を通じて情報を受け取る（Hanら、2018；Hobdayら、2001；Kaelbererら、2018；Mayer、2011）。そこで、炎症性腸疾患（IBD）のモデルであるデキストラン硫酸ナトリウム（DSS）誘発大腸炎を用いて、InsCtxにおける潜在的な表現を捉えた。
図サムネイルgr1
図1マウスInsCtxにおけるDSS誘発大腸炎時のニューロンの活性依存的標識
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活性細胞を可視化するために、TRAPマウスとCre依存性tdTomatoレポーター株Ai14D（Madisen et al. マウスにTMを注射し（Cre組換えを誘導し、結果としてtdTomato発現を誘導する）、DSS処理開始48時間後に投与した（DSS+群）。コントロールとして、同時にTMを注射したがDSSを投与しなかったTRAP-tdTomatoマウスの別のグループを用いた（DSS-グループ；図1B）。このグループによって、炎症に関連した脳内活動と健常時の脳内活動を比較することができた。全脳を自動調査したところ、視床（感覚・内臓情報を受け取る）、視床傍視床下部（PVH）核（生理的恒常性とストレスに関与）、中枢扁桃体（CeA； 恐怖と記憶形成）、前帯状皮質（ACC）、補足体性感覚皮質（S2；痛覚マトリックスの一部）、InsCtx（p＜0. 0001；図1Cと1D）。したがって、先行研究（Belevychら、2010；Buller and Day、2002；Hankenら、2014；Harrisonら、2009；Zhangら、2000）と一致して、InsCtxを含む脳は末梢免疫チャレンジに反応する。
この分析と、InsCtxが免疫関連情報を受け取る相互受容部位として機能しているという予測に基づき、我々はこの領域に焦点を当てることにした。さらに、InsCtxはある程度の機能的側方性を示すので、交感神経求心性神経支配と内臓情報処理により優位に関連する右InsCtxに焦点を当てた（Montalbano and Shane Tubbs, 2018）。TRAPをこの脳領域に標的化し、神経細胞集団に限定して標識するために、TRAP-tdTomatoレポーターマウスの代わりにウイルスベクターを用いた。このウイルスベクターは、神経細胞特異的プロモーターであるシナプシン下でCre依存的に発現するmCherry蛍光レポーターをコードし、TRAPマウスの右後InsCtxに定位的に注入した。大腸炎中に活動するニューロンを捕捉するため、DSS処理開始48時間後にTMをマウスに注射した（図1E）。標識された細胞（図1F）のほとんどは、アストロサイトやミクログリアではなくニューロンであった（図1G）。より詳細には、in situハイブリダイゼーションによって決定されたように、TRAP化細胞の71％はグルタミン酸作動性であり、20％はGABA作動性であった（図1H）。このように、DSS誘発性大腸炎は、InsCtxにおけるニューロンの活性化の増加と関連している。しかし、このような相関所見は、これらのニューロンが実際に免疫学的関連情報をコードしていることを証明するには十分ではない。
大腸炎で捕捉されたInsCtxニューロン群の再活性化は、大腸の炎症状態を再現する。
この疑問に直接答えるため、TRAP化ニューロンを再活性化し、免疫反応への影響を評価した。神経細胞の再活性化のために、捕捉した神経細胞に刺激性のDREADD（デザイナーズ・レセプター、デザイナーズ・ドラッグによってのみ活性化される；Gq）を共発現させた。DREADDは、合成リガンドであるクロザピンN-オキシド（CNO）によって活性化される変異型ムスカリンGタンパク質共役型受容体（GPCR）である。したがって、CNOを作用させることにより、捕捉したニューロンを自在に再活性化することができる。対照群には、mCherry蛍光レポーターをコードするがDREADDをコードする配列を欠いたウイルスを注射した（偽薬；図2A）。この偽グループにより、手術の手順、ウイルスベクターの発現、消費された黄砂水の量（図S1A）、CNOの適用をコントロールすることができた。前の実験と同様に、活性化したInsCtxニューロンを捕捉し、Gq-DREADDsと蛍光レポーターの両方を発現させるために、黄砂処理開始48時間後にTMを注射した。4週間の回復後、捕獲したInsCtxニューロンアンサンブルを再活性化し（CNO注射による；c-Fos染色で検証；図2B、2C、S1B-S1D）、末梢免疫反応への影響を評価した（図S1）。また、組織の病理組織学と透過性状態（図S1EとS1F）、体重減少（図S1G）、組織学的重症度スコア（図2DとS1H）、炎症（図2E-2PとS1I-S1V）も測定した。追加的な免疫チャレンジがない場合でも、神経細胞の再活性化はGqマウスの結腸において免疫活性の亢進をもたらし、これは初回または反復的なDSS投与中に明らかな変化と一致した（図2E-2PおよびS2）。上皮内リンパ球（IEL）および固有層（LP）内の白血球を含め、結腸粘膜層に存在する白血球の割合が有意に増加した（図2EおよびS1M）。活性化γδT細胞は、偽薬投与マウスと比較して、Gq群ではIELで増加し、LPで減少した（図2F、2G、およびS1N）。これは、腸内感染中のγδT細胞について以前に示された特徴的な傾向である（Hoytema van Konijnenburg et al.） さらに、活性化CD4+ T細胞の割合が高く（図2H、2I、S1O、およびS1P）、CD8+ T細胞の活性化が増加していることが分かった（図2J、2K、およびS1Q～S1S）。同様に、特定の樹状細胞（DC）サブセット（CD103-CD11b+）のLPにおける割合の増加も観察された（Annackerら、2005；Liangら、2016）（図2LおよびS1T）。細胞内分析により、インターロイキン-6（IL-6）を発現するIEL CD4 T細胞（図2M、2N、S1U）および腫瘍壊死因子α（TNF-α）を発現する単球（LP内、図2O、S1V）の割合の増加が明らかになった。これらの変化は、Gq群ではTNF-α、IL-6、IL-17レベルが上昇し、抗炎症性サイトカインIL-10のレベルには有意な変化がないことを示す全組織結腸分析によっても支持された（図S1W）。白血球量の増加は、結腸の免疫蛍光（IF）分析によってさらに支持された（図2P）。さらに、末梢血や腸間膜リンパ節（mLN）の免疫細胞集団には有意な変化が見られなかったことから、これらの脳誘発作用は消化管に限定された（図S1X）。それにもかかわらず、神経細胞の再活性化によって誘発された炎症作用のいくつかは、γδT細胞やLP中の白血球の総パーセンテージで観察された変化のように、最初のDSS投与によって直接誘発された反応とは（大きさや方向が）異なっていた（それぞれ図2Fと2E）。DSS誘発大腸炎における粘膜顆粒球の増加のような他の効果は、InsCtx再活性化では再現されなかった（図S1Y）。これらのことから、脳は以前に獲得した免疫関連情報を再活性化できることが示唆される。とはいえ、これらの反応（元の反応と再活性化した反応）の違いは、われわれの実験パラダイムの潜在的限界、このような脳内表現の複雑さ、末梢組織との相互作用を浮き彫りにしている。
図のサムネイルgr2
図2大腸炎時に捕捉されたInsCtxニューロンアンサンブルの再活性化により、大腸の炎症状態が再現される。
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サムネイル図1
図S1大腸炎中に捕捉されたInsCtxニューロンの再活性化後の免疫学的、神経学的、臨床的解析（図2に関連
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サムネイル図2
図S2図2に関連する、DSS単独投与または大腸炎中に捕捉されたInsCtxニューロンアンサンブルの再活性化によって誘導される免疫特性の比較
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これまでに使用したコントロールは蛍光レポーターのみを発現していたため、CNOの投与はこのグループにおいて神経細胞の活性化を誘導せず、観察された効果がTRAP化神経細胞に特異的であるという仮説は否定される可能性がある。特定の神経細胞アンサンブルが大腸免疫反応に異なる影響を与えるかどうかを調べるため、すべての実験群で神経細胞の再活性化を誘導したが、これらの神経細胞がTRAP化される免疫学的背景を変化させた。そこで、Gqを発現しているマウスに、DSS前、DSS中、またはDSS後にTMを注射した（それぞれGq前、Gq中、Gq後）。3群とも同じ実験手順（すなわち、同じウイルスベクターとDSS処理）に供し、ベースライン活性が継続していることから、すべてInsCtxのニューロンをTRAPすると予想された。回復後、捕捉した神経細胞集団を再活性化し、大腸の免疫状態への影響を評価した（図3AおよびS3）。
図サムネイルgr3
図3黄砂誘発大腸炎の異なる段階で捕捉した神経細胞集団の再活性化は、大腸において異なる免疫応答を生じる
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サムネイル図3
図S3図3に関連する、大腸炎誘発に関連する異なる時点で捕捉されたInsCtx神経細胞アンサンブルの再活性化に伴う大腸の免疫細胞
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すべてのグループがGq-DREADDを発現していたが、Gq-duringグループのみが結腸における炎症反応の有意な増加を示した（図3B-3GおよびS3C-S3F）。IEL集団における活性化γδT細胞の割合は増加し、LPにおける活性化γδT細胞の割合は減少した（図3CおよびS3D）。活性化CD4＋T細胞（CD69＋CD4＋）の割合は、IELとLPで増加し（図3DとS3E）、活性化マーカーCD69の発現も増加した（図3EとS3F）。前の実験（図2）と同様に、LPの白血球量の増加は、結腸のIF分析によってさらに裏付けられた（図3Fと3G）。従って、最初の炎症時に捕捉されたInsCtxニューロンのみが結腸の炎症を誘導できた。
しかし、3つの実験グループ間の免疫学的結果の違いは、それらがコードする特定の情報よりも、むしろ活性化されたニューロンの数（図3Hと3I）に起因している可能性がある。そこで、Cre非依存的にDREADDsを発現させ、InsCtxの同じ領域のニューロン数の約2倍（2.06倍±0.42倍；p = 0.0045）を標的とした（図4A-4E）。この強固でありながら全般的な活性化は、結腸において炎症反応を誘導しなかった（図4F-4K）。さらに、以前に黄砂に曝露したマウスで非特異的活性化パラダイムを繰り返しても（図4L）、非特異的InsCtx活性化後の結腸では、有意な免疫効果は検出できなかった（図4M-4RおよびS4）。これらの観察結果は、脳がコードする情報の特異性と、末梢の炎症を誘発する因果関係をさらに裏付けている。
図サムネイルgr4
図4InsCtxの非特異的な活性化は、結腸において明らかな細胞性免疫反応を惹起しない
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サムネイル図4
図S4図4に関連する、黄砂曝露歴のあるマウスにおける非特異的InsCtx活性化後の組織学的および臨床的評価
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腹膜炎時に捕捉された神経細胞アンサンブルの再活性化は、腹膜に特異的に免疫活性化を誘導する。
InsCtxの神経細胞アンサンブルがコードする免疫情報の性質を調べるために、ザイモサン誘発腹膜炎（ZIP）という異なる免疫チャレンジを加えた。この明確に定義された炎症過程は、別の内臓領域（腹膜）を侵し、DSS誘発大腸炎とは免疫学的に異なる。前回の実験と同様に、FosTRAPマウスにGq-DREADDまたは偽ウイルスベクターをInsCtxに注射した。一方のGq群にはZIP前にTMを投与し（Gq before）、もう一方のGq群（Gq during）および偽ウイルスベクター発現群（sham）にはZIP中にTMを注射した（図5A）。DSS誘発大腸炎とは対照的に、ZIP中に捕捉されたTRAP化ニューロンの数には、対照群と比べて差がなかった（図5Bおよび5C）。おそらく、このモデルがより急性であるためであろう。回復後、全群にCNOを注射して神経細胞の再活性化を誘導した。
図のサムネイルgr5
図5腹膜炎中に捕捉された神経細胞アンサンブルの再活性化により、ザイモサン誘発腹膜炎（ZIP）を彷彿とさせる免疫活性化が誘導される。
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DSSパラダイムと同様に、ZIPモデルで観察された免疫学的変化は、ザイモサン投与によって直接誘導された炎症反応を彷彿とさせた（図5D-5OおよびS5）。例えば、腹膜単球、顆粒球、Toll様受容体4（TLR4+）およびインターフェロン-γ（IFN-γ+）白血球の割合（図5D-5H）は、Gq投与群で増加した。同様に、ザイモサンを認識するTLR2の発現は、Gq投与群のほとんどの腹膜白血球で有意に増加した（図5I-5MおよびS5E）。さらに、Gq投与群の腹腔洗浄液（PLF）中では、サイトカインであるTNF-αとIL-17の濃度が有意に上昇していたが、IL-6とIL-10の濃度には有意な変化は認められなかった（図S5F）。DSSモデルと同様に、元の炎症時に明らかであった免疫効果のいくつかは、再活性化パラダイムでは再現されなかった（図5N-5O）。重要なことは、ZIP中にTRAPされたニューロンによって誘導された効果は、黄斑変性症モデルで検出された効果とは異なっていたことである（図2E-2O）。しかし、いずれのモデルにおいても、サイトカインレベルの上昇の原因を特定の免疫細胞サブセットに完全に割り当てることはできず（図S5G-S5L）、他の組織細胞がこの現象に寄与している可能性が示唆された。
サムネイル図5
図S5腹膜炎中に捕捉されたInsCtxニューロンの再活性化後の免疫学的およびニューロン分析（図5に関連
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重要なことは、ZIP中に捕捉された神経細胞群の再活性化は腹膜に特異的であったため、InsCtxにコードされた情報には解剖学的情報も含まれていたことである。大腸における免疫パラメータの変化（図S5M-S5R）や、mLNや血液における頑健な効果（図5D-5O）は観察されなかった。これらの結果は、追加の免疫チャレンジがなくても、InsCtxにコードされた免疫関連情報は、解剖学的に定義された特異的な末梢免疫反応を誘導するのに十分であることを示している。
DSS誘発大腸炎実験と同様に、TRAP非依存性Gq発現を用いたInsCtxの一般的活性化（図S6A）では、腹膜で観察された効果は誘導されなかった（図S6C-S6J）。しかし、このモデルにおいて、ザイモサンへの腹膜曝露を追加すると（図S6B）、InsCtxの非特異的活性化により、元の腹膜炎で検出された免疫効果の一部、主にTLR2レベルの上昇が再現された（図S6G～S6I）。一つの可能性は、非特異的な活性化によって、元の炎症時にも活性化していた神経細胞の一部も再活性化されたことである。
サムネイル図6
図S6ザイモサン誘発腹膜炎に事前に曝露した後、InsCtxを非特異的に活性化した場合の腹膜における免疫学的効果（図5関連
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古典的記憶」では、アンサンブルに統合されるニューロンは数日、数時間にわたって変化することがある（Hymanら、2012；Mankinら、2012；Sweisら、2021；Zivら、2013）。そこで我々は、同じInsCtxニューロンが2つの類似した炎症体験の間に活性化されるかどうかを調べた。最初のザイモサン暴露でニューロンをTRAPしてc-Fos発現を評価し、14日後の2回目のザイモサン暴露で、IFにより同定されたc-Fos発現ニューロンと比較した（図S6K）。TRAPで標識されたニューロンとIFで標識されたニューロンとの比較にはいくつかの限界があるが、2回の別々のザイモサン暴露で標識されたニューロンの重複はわずかであったことから、今回の所見は、独自のニューロンアンサンブルがそれぞれの免疫体験を符号化しているという概念を支持するものであった（図S6L）。
ストレスと痛みは免疫制御に重要な役割を果たすことが知られている（(Dhabhar, 2014); Pinho-Ribeiroら, 2017）。しかし、神経細胞操作後のコルチコステロンやノルアドレナリンレベルの上昇は確認されなかった（図S7AおよびS7B）。InsCtxによってコードされ誘導される免疫情報に対する痛みの潜在的影響を明らかにするため、TRAP中に鎮痛薬アセトアミノフェンを使用した。神経細胞TRAPのタイミングが鎮痛剤の最大効果と一致するように、TMと比較して活性の時間窓が短い4-ヒドロキシTM（4-OHT）を使用した（DeNardoら、2019；Guenthnerら、2013）（図S7E-S7G）。痛みが減弱したにもかかわらず（図S7CおよびS7D）、この群ではいくつかの免疫効果がまだ明らかであったことから（図S7H）、InsCtxにコードされる免疫情報の少なくとも一部は痛みによって媒介されないことが示された。しかし、鎮痛剤の存在下で消失した他の効果から、痛みもまた脳がコードする免疫体験を変化させる可能性があることが示唆された。
サムネイル図7
図S7InsCtx活性化によって誘導される免疫学的効果におけるストレスと痛みの関与（図5に関連
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InsCtxの神経細胞は解剖学的に結腸と腹膜につながっている
InsCtxとこれらの内臓部位との間の情報伝達を可能にする解剖学的経路の可能性を同定するために、多シナプス逆行性追跡を用いた。まず、野生型マウスの大腸に、GFP蛍光レポーターを持つ疑似狂犬病ウイルス（PRV）を注射した（図6Aおよび6B）。7日後、PRVの蛍光シグナルがInsCtxに見られたことから、InsCtxのニューロンが大腸に情報を伝達できる可能性が示された（図6C）。しかし、これらのデータは、TRAP化されたアンサンブルに含まれる特定のニューロンも同じ領域にシグナルを伝達できることを明確に証明するものではない。そこで、TRAPマウスを用い、大腸炎の間にニューロンを捕獲した（図6D）。そして回復後、これらのマウスにPRVを大腸に注射した。実際、TRAP化されたニューロンの一部もPRVによってコードされたGFPを発現していることが確認でき（図6E）、局所炎症を誘導することができるTRAP化アンサンブルに含まれるニューロンが、大腸と直接連絡する経路を持っていることが示された。
図のサムネイルgr6
図6InsCtxから結腸および腹膜に下降する経路のトランスシナプス神経細胞トレース。
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腹膜炎モデルではPRVを腹膜に注射したが、InsCtxには活性ニューロンを捕捉するために逆行性・前向性単シナプス輸送の両方を持つウイルス（AAV1）を注射した（図6Fおよび6G）。これにより、PRVとAAV1が迷走神経制御中枢である迷走神経背側運動核（DMV）と交感神経系を調整する吻側腹外側髄質（RVLM）で重なっていることを同定することができた（図6H）。これらの所見から、末梢の炎症時にTRAPされたニューロンは、末梢部位に直接メッセージを伝えることができ、これらの作用は自律神経系を介して媒介されることが示唆される。
InsCtxの阻害は大腸の細胞性免疫反応を抑制する。
InsCtx活性は末梢の免疫応答を開始し誘導することができるので、炎症状態を誘発したり悪化させたりする可能性がある。実際、InsCtx活性の変化は炎症性疾患において顕著であり、特に腸に関連した疾患においてよく見られる（Chenら、2011；Turkiewiczら、2021）。そこで我々は、InsCtx活性の阻害が結腸の炎症を抑制する可能性を検証した。Cre非依存的にInsCtxに阻害性DREADDであるGiを発現させ、マウスにCNOを毎日注射しながら、飲料水にDSSを投与した（図7A）。InsCtx活性の低下（図7B）は有意な効果を示し、結腸長（図7Cおよび7D）および脾臓重量（図7E）のような臨床症状を減弱させたが、すべての臨床および組織学的パラメータが影響を受けたわけではなかった（図7F〜7H、S8AおよびS8B）。DREADDによる阻害は結腸の免疫応答にも有意な影響を及ぼし（図7I-7OおよびS8C-S8E）、具体的には、粘膜白血球数（図7Iおよび7M）およびTNF-α＋白血球（図7J）、活性化γδ（図7K）およびCD4 T細胞（図7Lおよび7N）、IL-6＋CD4 T細胞（図7O）の割合を減少させた。このように、非特異的InsCtx阻害によって、すべてではないが、多くの臨床・免疫パラメータが減弱することがわかった。この所見は、InsCtxの標的操作が結腸の炎症を制御する治療戦略となる可能性を示唆している。
図サムネイルgr7
図7InsCtxの阻害により、DSS誘発大腸炎の炎症状態が抑制される。
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図サムネイルfigs8
図S8図7に関連する、黄砂誘発大腸炎におけるInsCtx阻害後の免疫学的および臨床的解析
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考察
われわれのデータは、InsCtxのニューロンが特定の免疫関連情報を獲得し、取り出すことができることを示している。神経科学の分野では、この種の情報符号化は記憶の痕跡を想起させる（Josselyn and Tonegawa, 2020; (Dudai, 2012)）。近年、このような記憶の痕跡は、恐怖条件付けの際に捕捉された海馬ニューロンアンサンブルの再活性化による恐怖関連行動の検索によって主に実証されている（Lacagnina et al.） 同様に、我々のパラダイムでは、特異的な炎症条件下で捕捉されたニューロンの再活性化は、関連する炎症反応を誘導するのに十分であった。
最近の数多くの研究は、脳が末梢の免疫細胞と直接コミュニケーションできるメカニズムを理解することを目的としている（Dantzer, 2018; Huh and Veiga-Fernandes, 2020; Kipnis, 2016）。ここでは、InsCtxのニューロンアンサンブルが局所的な末梢反応を制御する潜在的なメカニズムに焦点を当て、少なくとも解剖学的には、これらの作用は自律神経系の両腕を介することができることを示した。その後、末梢に伝達される情報の多様性を生み出すメカニズムの性質や、それが文脈によってどのように変化するのか（鎮痛など）、末梢の解剖学的構造が自律神経系によってどのようにコード化されるのかを明らかにすることは興味深い。また、どの末梢細胞が脳からのメッセージを受け取るのか、そして、そのメッセージが免疫細胞によって直接受け取られるのか、あるいは、組織の実質細胞（例えば、結腸上皮）によって受け取られるのかを理解することも重要であり、このことも誘導される免疫応答の解剖学的特異性に寄与している可能性がある。
基本的な疑問は、このような詳細で特異的な免疫情報をコード化することが、生物にとって進化的にどのような利点があるのかということである。ひとつの可能性として、外部からの手がかり（例えば場所や匂い）を常に記録している脳が、繰り返し起こる刺激に対してより効果的で予期的な免疫反応を可能にする手段として、これらの経験に対する自らの反応も記録していることが考えられる。とはいえ、このような潜在的に有益な生理学的反応は、不適応な状態を引き起こす可能性もある。例えば、花粉アレルギーの患者に造花を見せると、アレルギー反応を引き起こすのに十分であることが、約150年前に示されている（Mackeszie, 1886）。さらに、腸に関連する疾患の多くは、感情的な経験によって誘発される心身症であることが示唆されている。このような障害の根底にあるメカニズムの理解は限られており（Dinan and Cryan, 2017; Enck et al., 2016; Moloney et al., 2015）、現在利用可能な臨床的介入の有効性を妨げている。我々の発見は、末梢の炎症を抑制する手段としてInsCtx活性を阻害する可能性を明らかにした。したがって本研究は、これらの病態の理解に新たな視点を加え、おそらく治療介入の道を開くものである。
研究の限界
本研究は、脳における免疫情報と生理情報の符号化を研究するための実験的プラットフォームを導入した。しかし、神経細胞群によって符号化された情報は、免疫反応の記憶の痕跡というよりは、組織（腸や腹膜）からの感覚入力を反映している可能性がある。このような現象は、古典的な記憶の概念とは異なる。
さらに、我々はInsCtxに焦点を当てたが、この脳領域は脳内の免疫関連情報の神経細胞表現の一部に過ぎない可能性が高く、他の脳領域がこのプロセスにとってさらに重要である可能性も否定できない。
STAR★方法
主要リソース表
試薬またはリソースソース IDENTIFIER
抗体
マウス抗NeuN Sigma-Aldrich Cat# MAB377; RRID: AB_2298772
ウサギ抗 GFAP Agilent Cat# ZO334
ニワトリ抗 GFAP Abcam Cat# ab4674; RRID: AB_304558
ニワトリ抗 mCherry Abcam Cat# ab205402; RRID: AB_2722769
Alexa-flour 700-conjugated anti-CD45 BioLegend Cat# 103128; RRID: AB_493715
ウサギ抗c-Fos Abcam Cat# ab190289; RRID: AB_2737414
Alexa Fluor 488 標識抗マウス IgG Jackson ImmunoResearch laboratories Cat# 715-545-151; RRID: AB_2341099
Cy5 標識抗ウサギ IgG Jackson ImmunoResearch laboratories Cat# 111-175-144; RRID: AB_2338013
Cy5標識抗ラットIgG Jackson ImmunoResearch laboratories Cat# 112-175-167; RRID: AB_2338264
Alexa Fluor 568-conjugated anti-chicken IgY Invitrogen Cat# A1104; RRID: AB_141874
Alexa Fluor 488-conjugated anti-chicken IgG Jackson ImmunoResearch laboratories Cat# 703-545-155; RRID: AB_2340375
Alexa Fluor 568 標識抗ラット IgG Invitrogen Cat# A11077; RRID: AB_141874
ニワトリ抗 GFP Abcam Cat# ab13970; RRID: AB_300798
ウサギ抗β3チューブリン Abcam Cat# ab18207; RRID: AB_444319
Alexa Fluor 568 標識抗ウサギ IgG Invitrogen Cat# A11011; RRID: AB_143157
ウサギ抗 ZO1 IgG Abcam Cat# ab221547; RRID: AB_2892660
ビオチン標識ラット抗 Ep-CAM BioLegend Cat# 118204; RRID: AB_1134178
ウサギ抗リゾチーム Abcam Cat# ab108508; RRID: AB_10861277
Alexa Fluor 647 標識抗TLR2 BioLegend Cat# 121809; RRID: AB_604146
ビオチン標識抗TLR4 BioLegend Cat# 145409; RRID: AB_2566030
ビオチン標識抗IL-12/IL-23 BioLegend Cat# 505302; RRID: AB_315374
Brilliant violet 605 標識ストレプトアビジン BioLegend Cat# 405229
ビオチン標識抗 CD69 BioLegend Cat# 104504; RRID: AB_313107
Alexa Fluor 488 標識ストレプトアビジン Jackson ImmunoResearch laboratories Cat# 016-540-084; RRID: AB_2337249
Brilliant violet 650標識抗CD69 BioLegend Cat# 104541; RRID: AB_2616934
PE/Cy7標識抗IFN-γ BioLegend Cat# 505826; RRID: AB_2295770
PerCP/Cy5.5 標識抗 CD11b BioLegend Cat# 101228; RRID: AB_893232
APC標識抗F4/80 BioLegend Cat# 123116; RRID: AB_893481
APC/Cy7標識抗F4/80 BioLegend Cat# 123118; RRID: AB_893477
FITC標識抗Ly6G BioLegend Cat# 127606; RRID: AB_1236494
Alexa Fluor 700-conjugated anti-Ly6G BioLegend Cat# 127622; RRID: AB_10643269
ブリリアントバイオレット 510標識抗Gr-1 BioLegend Cat# 108438; RRID: AB_2562215
ブリリアントバイオレット 510 標識抗 Ly6C BioLegend Cat# 128033; RRID: AB_2562351
FITC 標識抗 Ly6C BioLegend Cat# 128006; RRID: AB_1186135
PerCP 標識抗 CD8a BioLegend Cat# 100732; RRID: AB_893423
Alexa Fluor 488 標識抗 CD8 BioLegend Cat# 100723; RRID: AB_389304
APC 標識抗 CD4 BioLegend Cat# 100412; RRID: AB_312697
PE/Dazzle 594 標識抗 CD4 BioLegend Cat# 100456; RRID: AB_2565845
PE/Cy7標識抗CD11c BioLegend Cat# 117318; RRID: AB_493568
PE/Dazzle 594標識抗CD11c BioLegend Cat# 117348; RRID: AB_2563655
Alexa Fluor 488 標識抗 I-A/I-E BioLegend Cat# 107616; RRID: AB_493523
パシフィックブルー標識抗 I-A/I-E BioLegend Cat# 107620; RRID: AB_493527
PE標識抗TCRγδ BioLegend Cat# 118108; RRID: AB_313832
APC 標識抗 TCR γδ BioLegend Cat# 118116; RRID: AB_1731813
Pacific-blue-conjugated anti-TCRβ BioLegend Cat# 109226; RRID: AB_1027649
PE/Cy7 標識抗 CD25 BioLegend Cat# 102016; RRID: AB_312865
ブリリアントバイオレット 605 標識抗 CD62L BioLegend Cat# 104438; RRID: AB_2563058
ブリリアントバイオレット 510 標識抗 CD44 BioLegend Cat# 103044; RRID: AB_2650923
Brilliant-violet-605-conjugated anti-CD103 BioLegend Cat# 121433; RRID: AB_2629724
PE/Cy7 標識抗 CD19 BioLegend Cat# 115520; RRID: AB_313655
FITC 標識抗 TNFα BioLegend Cat# 506304; RRID: AB_315425
PE/Cy7標識抗IL-2 BioLegend Cat# 503832; RRID: AB_2561750
PerCP/Cy5.5標識抗IL-22 BioLegend Cat# 516411; RRID: AB_2563373
PE標識抗IL-6 BioLegend Cat# 504504; RRID: AB_315338
PE標識抗IL-13 BioLegend Cat# 159403; RRID: AB_2832569
Brilliant violet 510標識抗IL-17 BioLegend Cat# 506933; RRID: AB_2562668
細菌およびウイルス株
AAV8-hSyn-DIO-hM3D(Gq)-mCherry ELSC ベクターコア N/A
AAV8-hSyn-DIO-mCherry VVF Zurich Cat# v116-8
AAV8-hSyn-hM3D(Gq)-mCherry VVF Zurich Cat# v89-8
AAV8-hSyn-mCherry ELSC ベクターコア N/A
AAV1-EF1a-DIO-tdTomato ELSC ベクターコア N/A
AAV8-hSyn-hM4Di(Gi)-mCherry ELSC ベクターコア N/A
疑似狂犬病ウイルス バルサ株 152 (PRV -152 (GFP)) O. Kobilerの研究室 N/A
AAV8-hSyn-EGFP UNCベクターコア N/A
化学物質、ペプチド、組換えタンパク質
デキストラン硫酸ナトリウム（DSS） TdB Cat# DB001
Zymosan A Sigma-Aldrich Cat# Z4250
タモキシフェン Sigma-Aldrich Cat# T5648
4-ヒドロキシタモキシフェン（4-OHT） Sigma-Aldrich Cat# H-6278
クロザピン-N-オキシド（CNO） Sigma-Aldrich Cat# C-0832
Stellarris ハイブリダイゼーションバッファー Biosearch Technologies Cat# SMF-HB1
Stellarris ウォッシュバッファー A Biosearch Technologies Cat# SMF-WA1
Stellarris ウォッシュバッファー B Biosearch Technologies Cat# SMF-WB1
DAPI シグマアルドリッチ Cat# D9542
ジクロロメタン（DCM） Bio-Lab Cat# 75-09-2
ジベンジルエーテル（DBE） Sigma-Aldrich Cat# 108014
DAPI Fluoromount-G® マウンティングメディウム SouthernBiotech Cat# 0100-20
アセトアミノフェン USP Cat# 1003009
FastGreen Sigma-Aldrich Cat# F7252
溶解バッファー BD biosciences Cat# 555-899; RRID: AB_2869057
重要な市販アッセイ
層状固有層解離キット Miltenyi Biotec Cat# 130-097-410
Zombie Aqua 染料溶液 Biolegend Cat# 423106
BD Cytofix/Cytoperm キット BD Biosciences Cat# 555028; RRID: AB_2869013
Stellaris FISH プローブ、Quasar® 670 Dose によるカスタムアッセイ Biarch Technologies Cat# SMF-1065-5-BS
TNF-α ELISA キット PeproTech Cat# 900-M54
IL-6 ELISA キット PeproTech Cat# 900-K50
IL-17 ELISA キット PeproTech Cat# 900-K392
IL-10 ELISA キット PeproTech Cat# 900-M53
ノルアドレナリン ELISA キット IBL America Cat# IB89537
コルチコステロン ELISA キット Enzo Life Sciences Cat# ADI-900-097; RRID: AB_2307314
実験モデル 生物／系統
マウス FosTRAP1 (B6.129(Cg)-Fostm1.1(cre/ERT2)Luo/J) Jackson Laboratory Cat# 021882
マウス FosTRAP2 (Fostm2.1(icre/ERT2)Luo/J) Jackson Laboratory Cat# 030323
マウス Ai14D (B6;129S6-Gt(ROSA)26Sortm14(CAG-tdTomato)Hze/J) Jackson Laboratory Cat# 007908
マウス C57BL/6JOlaHsd ENVIGO Cat# 2BL/606
マウス TRAP-tdTomato (B6; Gt(ROSA)26Sortm14(CAG-tdTomato)Hze- Fostm2.1(icre/ERT2)Luo/J) Asya Rolls Lab N/A
ソフトウェアとアルゴリズム
Fiji ソフトウェア Schindelin et al., 2012 https://imagej.net/software/fiji/
ZEN 2 (blue edition) ソフトウェア Carl Zeiss https://www.zeiss.com/microscopy/int/products/microscope-software/zen.html
Prism 9 ソフトウェア GraphPad https://www.graphpad.com/scientific-software/prism/
Flowjo 10.08 ソフトウェア BD Biosciences https://www.flowjo.com/solutions/flowjo/downloads
ClearMap Renier et al., 2016 https://www.idisco.info/
その他
Axio imager M2 顕微鏡 Carl Zeiss Cat# 430004-9902
gentleMACS Dissociator Miltenyi Biotec Cat# 130-093-235
Lightsheet 7 Carl Zeiss https://www.zeiss.com/microscopy/int/products/imaging-systems/lattice-lightsheet-7.html
CytoFLEX S Beckman coulter Cat# B75442; RRID：
PANNORAMIC 250 Flash III 3DHistech https://www.3dhistech.com/research/pannoramic-digital-slide-scanners/pannoramic-250-flash-iii/
Quintessential Stereotaxic Injector (QSI) Stoelting Cat# 53311
5μl シリンジ Hamilton Cat# 7633-01
ナノフィルシリンジ 10μl WPI Cat# NANOFIL
33 g ナノフィルニードル WPI Cat# NF33BL-2
0.9-2mm ステンレスビーズ NextAdvance Cat# SSB14B
3.2mm ステンレス鋼ビーズ NextAdvance Cat# SSB32
バレットブレンダーストーム24 NextAdvance Cat# BBY24M
折りたたみ式モノフィラメント ベースラインの Cat# 12-1743
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資源の入手可能性
リードの連絡先
リソースおよび試薬に関する詳細情報およびリクエストは、リードコンタクトであるAsya Rolls (rolls@technion.ac.il)までご連絡ください。
材料の入手可能性
本研究では新規の試薬は使用していない。
実験モデルおよび被験者の詳細
マウス
すべての実験は、National Institutes of Health Guide for the Care and Use of Laboratory Animals (Garber et al., 2011)に従って行われた。すべての手順およびプロトコルは、Technionの実験動物管理委員会の承認を得た。オスまたはメスの成体（8～12週齢；20～25g）FosTRAP1（Jackson Laboratory; B6.129(Cg)-Fostm1.1(cre/ERT2)Luo/J; stock #021882 ）、FosTRAP2（Jackson Laboratory; Fostm2. 1(icre/ERT2)Luo/J;ストック#030323)トランスジェニックマウスをInsCtx活性依存性標識実験に用い、Ai14Dマウス(Jackson Laboratory; B6;129S6-Gt(ROSA)26Sortm14(CAG-tdTomato)Hze/J; ストック#007908)を全脳活性依存性標識解析のためにFosTRAP2と交配した； およびC57BL/6Jマウス（Jackson Laboratory; C57BL/6J; stock #000664 ）は、DSS誘発大腸炎、ザイモサン誘発腹膜炎、逆行性神経細胞追跡、およびCre非依存性InsCtx活性化および阻害実験の特徴付けに使用した。マウスは特定病原体フリー（SPF）条件下で、12時間明期：12時間暗期サイクル（07:00点灯）で飼育され、1ケージあたり2～5匹の群に分けられ、餌と水は自由摂取とした。DSS誘発大腸炎を含む実験では、この実験モデルにおける性差に由来するばらつきが以前に報告されているため、雄マウスのみを使用した（Bábíčková et al.） それ以外は、マウスを実験群に無作為に割り付けた。
方法の詳細
定位注射
ウイルスベクターおよびウイルスベクタープラスミドは、チューリッヒ神経科学センターのウイルスベクター施設（VVF）、UNCベクターコアおよびELSCベクターコア施設によって設計および製造された。ウイルス導入のため、マウスは滅菌生理食塩水（0.9％NaCl）中のケタミン-キシラジン混合液（ケタミン80mg/kg；キシラジン15-20mg/kg；Sigma-Aldrich）で麻酔した。頭部の剃毛および滅菌後、マウスを滅菌手術用パッドの上に置き、その上にヒーティングパッドを置いた。眼軟膏（Duratears, Alcon）を点眼して脱水を防ぎ、切開部位を消毒した。反動肢の圧迫がなくなると、額の上から耳のラインまで正中線を切開し、頭蓋骨を露出させた。頭蓋骨を露出させた後、マウスを定位フレーム（Stoelting）に固定し、標的注射部位の真上で頭蓋骨を注意深く穿孔した。Stoelting Quintessential Stereotaxic Injector（QSI）にセットした鈍い金属針（Nanofil）付き10μLシリンジを用い、頭蓋骨がすべての面でまっすぐになっていることを確認した。それから注射器を注射部位にゆっくりと下ろし、注射の前後とも針を5分間そのままにした。0.40μLのウイルス（AAV8-hSyn-DIO-hM3D(Gq)-mCherry、AAV8-hSyn-DIO-mCherry、AAV8-hSyn-hM3D(Gq)-mCherry、AAV8-hSyn-mCherry、AAV8-hSyn-hM4Di(Gi)-mCherry、またはAAV1-EF1a-DIO-tdTomatoのいずれか）を0. 07μL/分で右後InsCtxに注入した（AP, -0.35 mm; ML, 4.0 mm; DV, -3.83 mm；ブレグマに対して）。二重ウイルス注入には、1回あたり0.15μLのAAV8-hSyn-EGFPと0.25μLのAAV8-hSyn-DIO-mCherryの混合物を使用した。注射後、切開部を組織接着剤（VetBond）を用いて閉鎖し、ポリジン軟膏で滅菌した。身体的苦痛や痛みの兆候を示すマウスは実験から除外した。ウイルスの発現を確実にし、注射そのものによって誘導される可能性のある即時免疫反応の解析を避けるため、実験のさらなる手順は手術後少なくとも21日目に行った。定位注射部位は蛍光顕微鏡で確認した。
DSS誘発大腸炎
神経細胞標識中に結腸炎症（大腸炎）を誘発するため、マウスに3％のDSS（デキストラン硫酸ナトリウム、TdBコンサルタント）を飲料水中に84時間投与した。このDSS投与時間は、較正実験と先行研究（Chassaingら、2014；Yanら、2009）の結果、マウスが結腸炎症の徴候を示すのに十分な時間であり、しかも4週間以内に完全に回復するのに十分な短さであることが示され、選択された。InsCtx阻害実験（図7）では、3％DSSを7日間連続投与した。新鮮なDSS溶液を2日ごとに調製した。投与期間中、マウスの全身状態：体重、便の硬さ、猫背姿勢や脱水した目や皮膚などの病気の兆候をモニターした。
ザイモサン誘発腹膜炎
腹膜炎の誘発には、Saccharomyces cerevisiae細胞壁から調製したザイモサンA（Sigma-Aldrich）を用いた。20mgのザイモサンを1mLの滅菌HBSS（Ca+2とMg+2を含まない、Biological Industries社製）に溶解し、沸騰水浴で20分間加熱した。この溶液を20分間超音波処理し、HBSSで2回洗浄し（1200rpm、10分間）、20 mg/mlの濃度になるようにHBSSに再懸濁した。ザイモサン溶液は分注し、-80℃で保存した。使用時に、ザイモサン溶液を滅菌PBSで20μg/mlの濃度に希釈し、0.5mLの容量を腹腔内（i.p.）注射により各マウスに投与した（腹腔あたり10μgのザイモサン）。先に述べたように(Cash et al., 2009)、この投与量は、腹膜腔に限局した特徴的な炎症反応を誘導するのに十分であり、誘導後48時間以内に消失した。
活性依存的細胞標識
タモキシフェン（TM、Sigma-Aldrich）を20 mg/mlの濃度になるようにコーン油（Sigma-Aldrich）に溶解し、使用まで4℃で保存した（最長12時間）。活性ニューロンにおける標的遺伝子（Gq-DREADDまたは蛍光レポーター）のCre依存的発現を可能にするため、目的の免疫学的事象の24時間前に、TM溶液150 mg/kgをi.p.注射した。大腸炎モデルでは、TMをDSS投与48時間前、DSS投与48時間後、DSS投与中止7日後のいずれかに注射した（それぞれ健常期、大腸炎期、回復期に活動するInsCtxニューロンを捕捉するため）。腹膜炎モデルでは、ザイモサン投与の48時間前または2時間前にTMを注射した（それぞれ、健常状態または腹膜炎時に活動するInsCtxニューロンを捕捉するため）。
4-Hydroxytamoxifen（4-OHT、Sigma-Aldrich）は、37℃で15分間振盪してエタノールに20mg/mlで溶解し、その後分注し、-20℃で数週間保存した。使用前に、4-OHTを37℃で15分間振とうしてエタノールに再溶解し、コーン油（Sigma-Aldrich）を加えて最終濃度10mg/mlの4-OHTを得、遠心分離を用いて真空でエタノールを蒸発させた。最終4-OHT溶液50 mg/kgを、目的の免疫学的事象の30分前（ザイモサン投与の48時間前または直前、アセトアミノフェンの有無にかかわらず）にi.p.注射した。
化学遺伝学的神経細胞操作
InsCtx（それぞれGqまたはGi）のDREADD発現ニューロンを活性化または阻害するために、TMまたは4-OHT投与4週間後に、すべてのマウスに滅菌生理食塩水中のCNO（1mg/kg；Sigma-Aldrich）をi.p.注射した。DSS実験では、24時間間隔で4日間（Gq実験）または7日間（Gi実験）CNOを注射した。ザイモサン実験では、マウスを安楽死させる24時間前にCNOを単回投与した。c-Fosの評価には、安楽死の90分前にCNOを追加投与した。なお、すべての実験において、CNOの潜在的な影響をコントロールするために、全群のマウスにCNOを注射した（Rogan and Roth, 2011）。
組織調製と免疫蛍光法
大腸組織におけるウイルス注入部位の検証、DREADDs活性およびc-Fos発現の評価、脳における神経細胞表現型の解析、パネス細胞および接着分子の評価、フローサイトメトリー結果の検証を、免疫蛍光染色および蛍光顕微鏡を用いて行った。マウスを安楽死させ、脳または遠位結腸1cmを取り出し、4％パラホルムアルデヒド（PFA）で48時間固定し、30％ショ糖液で凍結保護した（72時間）。脳の冠状凍結切片を12μmの厚さで、結腸の横断切片を8μmの厚さでスライスした。これらをスーパーフロストスライド（Thermo scientific）にマウントした。免疫蛍光のために、マウントした組織切片をブロッキングバッファー（0.2% Triton X-100, 0.05% sodium azide, 4% bovine serum albumin in PBS）中で室温で2時間インキュベートした。ブロッキングバッファーで希釈した一次抗体を目的の濃度に加え、スライドを4℃で一晩インキュベートした。脳切片には以下の一次抗体を用いた：マウス抗NeuN（1:400、Sigma-Aldrich）、ウサギ抗GFAP（1:250、Agilent）、ニワトリ抗GFAP（1:1000、abcam）、ニワトリ抗mCherry（1:500、abcam）またはラット抗CD11b（1:250、BioLegend）。脳におけるc-Fos発現を評価するために、マウスをCNO注射の90分後に犠牲にし、上記のように処理した。固定切片を抗c-Fos抗体（1:2000, abcam）とインキュベートした。結腸の切片を、ラット抗CD45（1:250、BioLegend）、ウサギ抗ZO1（1:250、abcam）、ビオチン-ラット抗Ep-CAM（1:250、BioLegend）、またはウサギ抗lysozyme（1:250、abcam）とインキュベートした。一次抗体で一晩インキュベートした後、スライドをPBSで15分間3回洗浄し、さらに蛍光標識二次抗体で室温で60分間インキュベートした。以下の二次抗体を使用した： Alexa Fluor 488-ロバ抗マウスIgG（1:500、Jackson ImmunoResearch laboratories）；Cy5 ヤギ抗ウサギIgG（1:300、Jackson ImmunoResearch laboratories）；Cy5 ヤギ抗ラットIgG（1： 300、Jackson ImmunoResearch laboratories）；Alexa Fluor-568ヤギ抗ニワトリ（1:300、Invitrogen）；Alexa Fluor-488ロバ抗ニワトリIgG（1:500、Jackson ImmunoResearch laboratories）；およびAlexa Fluor-568ヤギ抗ラットIgG（1:300、Invitrogen）。その後、スライドをPBSで15分間3回洗浄し、DAPIマウントメディウム（SouthernBiotech）でマウントし、ガラスカバースリップ（Bar-Naor）で覆った。すべての画像は、Axio imager M2顕微鏡（Carl Zeiss社、米国）を用いて10倍または20倍の倍率で撮影した。
逆行性PRVトレース
PRV注射
マウスは、滅菌生理食塩水（0.9％NaCl）中のケタミン・キシラジン混合液（体重1kgあたりケタミン80mg（mg/kg）；キシラジン15～20mg/kg；Sigma-Aldrich）で麻酔した。結腸および腹膜への疑似狂犬病ウイルスBartha株152（PRV-152（GFP）、O. Kobilerからの贈与）の注射は、Mullerら、2020により以前に記載された手順の適応により行った。腹部の剃毛と滅菌後、マウスを滅菌した手術用パッドの上に置き、その上に加熱パッドを置いた。眼軟膏（Duratears、Alcon社製）を点眼して脱水を防ぎ、切開部位を消毒した。反動肢の圧迫がなくなると、腹壁を正中線に切開し、腹膜腔を露出させた。結腸壁への注入のため、結腸の位置を確認し、注入のために露出させ、2本の安定化綿棒を用いて固定した。腹膜壁への注入では、腹膜壁を折り畳み、針ホルダーで固定した。5μLシリンジ（Hamilton）とStoelting Quintessential Stereotaxic Injector（QSI）に入れたプル型ガラスマイクロピペットを用いて、0.1％FastGreen（Sigma-Aldrich）を含む全体として2μLのウイルスを、露出した組織に沿って5カ所に注入した。注入後、吸収性縫合糸で腹壁と皮膚を別々に閉鎖した。閉じた手術部位に抗生物質軟膏を塗布し、マウスに0.05mg/kgのブプレノルフィンを12時間ごとに3日間投与した。大腸、腹膜壁および脳は、注射から7日後（大腸）または6日後（腹膜）に採取した。
FosTRAP2-PRV標識
FosTRAP2マウスにAAV8-hSyn-DIO-mCherry（大腸炎実験用）またはAAV1-EF1α-DIO-tdTomato（腹膜炎実験用）を上記のようにInsCtxに定位注射した。処置から回復後、マウスにTM注射をi.p.投与し、最近活性化したニューロンで注射ウイルスベクターの発現を誘導した。大腸に注射したマウスには、3％DSS投与の48時間後にTMを注射し、腹膜に注射したマウスには、ザイモサン投与の2時間前にTMを注射した。4週間後、PRV-152に0.1% FastGreenを添加したものを、近位結腸壁または腹膜壁に注射した（前節に記載）。7日後または6日後（それぞれ結腸または腹膜分析のため）、免疫蛍光分析のために結腸、腹膜および脳を回収した。
組織処理
大腸、腹膜および脳を4%パラホルムアルデヒド（PFA）で48時間固定し、30%スクロース溶液で凍結保護した（72時間）。脳の冠状凍結切片は12 μmの厚さでスライスし、結腸と腹膜の切片は8 μmの厚さでスライスした。PRV免疫蛍光染色のために、凍結切片を前節に記載したように処理した。結腸および腹膜切片を、ニワトリ抗GFP（1:500、abcam）、ウサギ抗β3チューブリン（1:500、abcam）、および二次抗体Alexa Fluor-488ロバ抗ニワトリIgG（1:500、Jackson ImmunoResearch laboratories）およびAlexa Fluor-568ロバ抗ウサギIgG（1:300、Invitrogen）で染色した。脳切片は、一次抗 GFP ニワトリ IgG（1:500, abcam）および二次抗 IgG Alexa Fluor-488 ロバ IgG（1:500, Jackson ImmunoResearch laboratories）で染色した。
結腸切片の病理組織学的スコアリング
組織学的染色のために、マウスを犠牲にし、大腸をPBS中4％パラホルムアルデヒド（PFA）で48時間固定し、30％スクロース溶液でさらに48時間凍結保護した後、ドライアイス上で凍結した。大腸を8 mMの切片にスライスし、super-frost slides（Thermo scientific）にマウントした。スライドはHematoxylin & Eosin（H&E）で染色した。画像はすべて自動スライドスキャナー（250 Flash III）を用いて撮影した。その後、各サンプルの治療群を盲検化した治験責任医師が組織学的スコアリングを行った。組織学的スコアの構成要素は、炎症性浸潤、杯細胞喪失、陰窩密度、陰窩過形成、筋肥厚、粘膜下炎症、陰窩膿瘍、潰瘍形成であった（Koelink et al.）
大腸炎重症度の臨床的スコアリング
大腸炎の臨床的重症度は、DSS投与期間中マウスの体重をモニターし、安楽死当日の便の硬さ、血便および結腸の長さを評価することにより評価した。疾患活動性指標スコアは、体重減少、便の一貫性、および便中の血液の存在の合計スコアに基づいて、実験群に対して盲検化された実験者によって、InsCtx阻害実験のマウスについて定量化した（図S8）（以前に記載されたように（Parkら、2015））。
smFISH
1分子蛍光in situハイブリダイゼーション（smFISH）プローブは、Quasar670®蛍光色素（Biosearch Technologies）と結合したGAD67およびSLC17A7遺伝子用のStellarisプローブデザイナーを用いて設計した。手順は、新鮮な凍結マウス脳組織用の製造業者の説明書に若干の調整を加えて得た。脳凍結切片（12 μm）は、さらなる手順を行うまで-80℃で保存した。スライドをPBS中の冷4％PFAで15分間固定した後、PBS洗浄を5分間2回行った。ヌクレアーゼを含まない水に浸し、2Xクエン酸生理食塩水（SSC）バッファーで3分間インキュベートした後、スライドを70％、95％、100％エタノールで3分間連続インキュベートし、クロロホルムで5分間インキュベートした。その後、スライドを100%、95%エタノールにそれぞれ3分間浸し、60～90分間風乾した。
プローブはStellarrisで250nM（Slc17a7）または375nM（GAD67）の濃度に希釈した。その後、スライドをハイブリダイゼーションバッファーで覆い、37℃の暗所、加湿チャンバー内で一晩静置した。インキュベーション後、スライドをステラリス洗浄バッファーAで30分間暗所で洗浄し、DAPI（水中5ng/ml）で30分間暗所、室温で染色した。その後、スライドをStellaris洗浄バッファーBで3分間洗浄し、50％、85％、100％エタノールにそれぞれ3分間浸漬した。スライドを乾燥させ、マウントした。
iDISCOサンプル処理
全脳クリアリングは、以前に記載されたiDISCO法（Renier et al., 2014）に従って行い、https://www.idisco.info/。次に、試料を66％ジクロロメタン（DCM、Bio-Lab）と33％MeOHの溶液中で室温でインキュベートし、100％DCM中で15分間、振盪しながら2回インキュベートした（残存するMeOHを洗い流すため）。組織は、イメージングまで屈折率（RI）マッチング溶液（RI = 1.56）、ジベンジルエーテル（DBE、Sigma-Aldrich）で保存した。
ライトシートイメージング
ライトシート蛍光顕微鏡（LSFM, Lightsheet 7, Zeiss）で、ジベンジルエーテルに浸した全脳クリアサンプルを、561 nmのライトシート照明、5×/0.16 foc対物レンズ、5 μm z-スライスを用いてイメージングした。
フローサイトメトリー
マウスを安楽死させ、血液、腸間膜リンパ節（mLN）、腹膜洗浄液（PLF）、結腸（近位は噴門から遠位は肛門まで）を採取した。採血にはEDTAコートチューブを用い、1200rpmで10分間遠心した。血球分析のために、1mLの血液を9mLのRBC Lysis buffer（BD biosciences）と共に15分間インキュベートし、PBSで2回洗浄した。mLNをPBS中で単細胞懸濁液に解離し、メッシュフィルター（40μm）でろ過して脂肪組織と破片を除去した。6mLの冷PBSを腹膜に注意深く注入し、細胞を含む液をパスツールピペットで15mLのチューブに集めた。これを1200rpmで5分間遠心した。PLF上清を抽出し、-20℃で凍結保存し、さらなるタンパク質分析を行った。回収した細胞は、1mLの溶解バッファーで3分間インキュベートし、PBSで1回洗浄した。PLFサンプルに血液が混入していた場合、これらのサンプルは実験から除外した。大腸組織は、Lamina propria dissociation kit（Miltenyi Biotec）とGentelMacs Dissociator（Miltenyi Biotec）を用いて、機械的に上皮内リンパ球（IEL）に解離し、酵素的に固有層（LP）単細胞懸濁液に解離した。生存率染色では、細胞（106個）をPBSで1回洗浄し、Zombie Aqua™ 染料溶液（1:1,000、BioLegend）に再懸濁し、暗所、室温で15分間インキュベートした。細胞外染色では、細胞をFACS染色バッファー（1％ウシ血清アルブミン、1mM EDTA、0.05％アジ化ナトリウムを含むPBS）で洗浄し、抗体とともに4℃で30分間インキュベートした。ストレプトアビジンベースの染色では、細胞外染色後、サンプルを2回洗浄し、FACS染色バッファーで目的の濃度に希釈した蛍光標識ストレプトアビジンと4℃で25分間インキュベートした。細胞内染色では、まずサンプルを上記のように細胞外マーカーで染色し、BD Cytofix/Cytopermキットで固定・透過処理した後、細胞内抗体で染色した。以下のmAbを使用した（特に断りのない限り、Biolegend, San Diego, CA, USより）： Alexa Fluor-700抗CD45、Alexa Fluor-647抗TLR2、Biotin抗TLR4およびBiotin抗IL-12/IL-23、BiotinおよびBrilliant violet 650抗CD69、PE/Cy7抗IFN-γ、PerCP/Cy5. 5抗CD11b、APCおよびAPC/Cy7抗F4/80、FITCおよびAlexa Fluor 700抗Ly6G、Brilliant violet 510抗Gr-1、Brilliant violet 510およびFITC抗Ly6C、PerCPおよびAlexa fluor 488抗CD8、APCおよびPE/Dazzle 594抗CD4、PE/Cy7およびPE/Dazzle 594抗CD11c、Alexa Fluor-488およびPacific blue抗I-A/I-E、PE抗TCRγδ、 APC抗TCRγδ、Pacific-blue抗TCRβ、PE/Cy7抗CD25、Brilliant violet 605抗CD62L、Brilliant violet 510抗CD44、Brilliant-violet-605抗CD103、PE/Cy7抗CD19、Alexa Fluor 488標識ストレプトアビジン（Jackson）、Brilliant violet 605標識ストレプトアビジン、FITC抗TNFα、PE/Cy7抗IL-2、PerCP/Cy5. 5抗IL-22、PE抗IL-6、PE抗IL-13、Brilliant violet 510抗IL-17。すべての抗体は、メーカーのウェブサイトに記載されているように、フローアプリケーションについてメーカーにより検証された。抗体でサンプルをインキュベートした後、サンプルをFACS染色バッファーで2回洗浄し、250μlの1％PFAに再懸濁した。サンプルはCytoFLEX SセルアナライザーとFlowJoソフトウェアで解析した。解析した免疫細胞サブセットの可視化のために、フローサイトメトリーデータセットを教師なし同定法FlowSOM（Gassenら、2015）にかけた。簡単に言うと、IELとLP組織またはPLFから同数の生きたCD45+細胞を連結して、1つのFlowSOMツリーを作成した。
サイトカインレベルの測定
腹膜洗浄液（PLF）タンパク質分析のために、6mLの冷PBSを腹膜に注意深く注入し、細胞を含む液をパスツールピペットで15mLのチューブに集めた。これを1200rpmで5分間遠心した。PLF上清を抽出し、-20℃で凍結保存し、さらなるタンパク質分析を行った。大腸タンパク質分析のために、各マウスから 200 mg の組織片を採取した。これらのサンプルを、製造元のウェブサイト（nextadvance.com）の推奨プロトコールに従って、ステンレス鋼ビーズとBullet Blender Storm 24（Next Advance社製）を用いてPBS（1mg：2μl）中でホモジナイズした。PLF上清とホモジナイズした結腸サンプルを、TNF-α、IL-6、IL-17、IL-10の標準ELISAキット（PeproTech）を用いて分析した。
コルチコステロンとノルアドレナリンの測定
マウスを安楽死させ、血液をEDTAコートチューブに採取した。その後、1200rpmで10分間遠心し、血漿を採取し、さらに分析するまで-20℃で凍結した。分析当日、サンプルを解凍し、コルチコステロン（Enzo）およびノルアドレナリン（IBL-America）ELISAキットを用いて、血漿中のコルチコステロンおよびノルアドレナリン濃度を測定した。
フォン・フライ試験
腹痛感受性は、以前に記載されたようにVon Freyフィラメントを用いて測定した（Jainら、2020）。簡単に説明すると、マウスを無作為に3群に分け、2群にザイモサン、1群にPBSを注射した。24時間後、Zymosanを注射した1群にアセトアミノフェンをi.p.注射し（300mg/kg）、他の2群には対照として生理食塩水を投与して鎮痛を行った。アセトアミノフェンを選んだのは、抗炎症作用が比較的低く（クッパー細胞に直接作用する可能性はあるが）、脳への神経細胞入力の移行を阻害しないためである（Jóźwiak-Bebenista and Nowak, 2014）。10分後、マウスを底がメッシュになっている金属製の立方体コンパートメント（13x15 cm2）で15分間馴化させた。盲検下の観察者が、0.02、0.04、0.07、0.16、0.4、0.6 gの力の昇順でVon Freyフィラメントを腹部に貼付し、その後同じ降順で貼付した。それぞれのフィラメントは3回、最大持続時間は2～3秒で、各小突きの間隔は5秒とした。各マウスについて、引き抜き反応（舐める、引っ込める、腹部の引き抜き）の数を定量化し、合計した。
イラスト
図版はBioRender.comで作成した。すべての図はIllustratorソフトウェア（Adobe）を用いて作成した。
定量化と統計解析
各実験の統計的詳細は図中の凡例に記載し、nは各群の動物数を表す（特に断りのない限り）。統計的有意性はp<0.05と定義した。サンプルサイズは、技術的実現可能性の制約のもとで統計的有意性を検出するためのキャリブレーション実験に基づいて選択された。
定量
脳切片分析
免疫蛍光染色またはsmFISHの後、c-Fos、AAV（mCherryまたはGFP）PRV、GFAP、CD11b、NeuN、vGlut1およびGAD67の陽性細胞または二重陽性細胞を、ImageJ（fiji）ソフトウェア（Schindelin et al.）
大腸切片分析
免疫蛍光染色後、二重盲検法でImageJ（fiji）ソフトウェアを用いて解析を行った。画像は、同じフレーム内の空白領域で測定した各画像の背景強度を差し引くことにより、手動で前処理した。ZO-1とEpCAMについては上皮領域、CD45+細胞については粘膜、リゾチームについては大腸陰窩というように、組織形態に基づいて関心領域（ROI）を手動で定義し、すべてのROIについて平均強度を計算することにより定量化を行った。
クリアリングされた脳の解析
炎症マウスと非炎症マウスのクリアリングされた全脳におけるTRAP化tdTomato+ニューロンの差の定量化は、ClearMapパイプライン（Renier et al.
統計解析
すべての実験において、データの有意水準はGraphPad PRISM 9.0.0（121）を用いて決定した。2つの独立群または従属群を比較する場合は、それぞれ両側無対または対Studentのt検定を用いた。2つ以上の群間の比較には、独立変数が1つの場合は一元配置分散分析（one-way ANOVA）を、2要因計画（脳領域×群など）の場合は二元配置分散分析（way-way ANOVA）を用いた。さらに群間の一対差を検定するために、Tukeyの検定、Šídákの検定、またはBenjamini, Krieger and Yekutieliの多重比較検定を用いた（各実験について図の凡例に特に記載）。データは、平均値±平均値の標準誤差（s.e.m）、または箱ひげグラフの中央値±最小値/最大値で表した（図の凡例に記載）。外れ値は、外れ値同定のためのROUT法（Motulsky and Brown, 2006）を用いて、偽発見率1%未満（Q < 1%）で除外した。すべての実験は少なくとも2回行った。
データとコードの利用可能性

本論文で報告された顕微鏡データは、要請があれば主担当者が共有する。

本論文ではオリジナルのコードは報告しない。

本論文で報告されたデータを再分析するために必要な追加情報は、要求があれば主担当者から入手可能である。
謝辞
有益な議論と技術的サポートをいただいたJ. Gross、D. Khatib、D. Derdikman、Y. Berger、O. Barakに感謝する。Shemesh, O. Shenker, E. Suss-Toby, S. Huleihel, N. Dahan, Y. Sakouryには技術的サポートを、M. Schlesinger, T. Hass, R. Shofti, and the preclinical research facility teamにはげっ歯類の実験に協力してもらった。
本研究は、ERC STG、NIEMO (758952)、Prince Center for Neurodegenerative Disorders of the Brainの支援を受けた。A.R.はハワード・ヒューズ医学研究所（HHMI）-ウェルカム・トラスト国際奨学生である。
著者貢献
T.K.はすべての実験を計画・実施し、結果を解釈し、原稿を執筆した。R.Y.、M.A.、M.K.、N.B.、H.D.、E.A.は実験計画、実施、データ解析に貢献した。T.L.B.-S.は実験計画の立案に貢献した。I.Z.、H.Hajjo、M.S.、B.K.、H.Haykin、D.F.が実験実施に貢献した。O.K.は解剖学的トレースに貢献した。F.H.とK.R.は実験デザインと結果の解釈に貢献した。A.R.は実験デザインとデータ解釈に貢献し、原稿を執筆した。著者全員が最終原稿にコメントした。
利益申告
A.R.、T.K.、T.L.B.-S.およびH.A.-D.は、本研究に関連する特許を出願している。
補足情報
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表S1. 図1に関連するDSS誘発大腸炎における神経細胞活動の全脳解析
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クロス
グーグル奨学生
キプニスJ.
免疫システム： 第七の感覚"。
J. エキスポ。Med. 2018; 215: 397-398
論文で見る
スコープス (43)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ケーリンク P.J.
ウィルデンバーグ M.E.
スティットL.W.
フィーガン B.G.
Koldijk M.
ファン・ト・ワウトA.B.
アトレヤ R．
ヴィエット M.
ブランセ J.F.
ドゥイストS.
他。
炎症性腸疾患モデル動物における内視鏡検査および組織学的検査における信頼性、有効性、および応答性の高いスコアリングシステムの開発。
J. Crohn's Colitis. 2018; 12: 794-803
論文で見る
スコープス (72)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ラカニーナ A.F.
ブロックウェイ E.T.
クロベッティC.R.
シュー F.
マッカーティ M.J.
サトラー K.P.
リム S.C.
サントス S.L.
デニー C.A.
ドリュー M.R.
海馬のエングラムが恐怖記憶の消失と再発を制御している。
Nat. Neurosci. 2019; 22: 753-761
論文で見る
スコープス (142)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
Liang J.
ホアン H.I.
ベンザッティ F.P.
カールソン A.B.
チャン J.J.
ユセフ N.
マー A．
ヘール L.P.
ハマーG.E.
腸における炎症性Th1とTh17はそれぞれ、MyD88に異なる要件を持つ機能的に特化した樹状細胞によって駆動される。
Cell Rep.
論文で見る
スコープス (38)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
リュー X.
ラミレス S.
パン P.T.
ピュリヤー C.B.
ゴビンダラジャン A.
デイセロス K.
利根川 聡
海馬エングラムの光遺伝学的刺激による恐怖記憶の想起の活性化。
Nature. 2012; 484: 381-385
論文で見る
スコパス (5)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
マッケジーJ.N.
人工バラによるいわゆる "バラ風邪 "の生成。
Am. J. Med. 1886年; 181: 45-56
論文で見る
クロス
グーグル奨学生
マディセン L.
ズウィングマン T.A.
サンキン S.M.
オー S.W.
ザリワラ H.A.
グ H．
ン L.L.
パルミター R.D.
ホーリッチ M.J.
ジョーンズA.R.
他。
マウスの全脳を対象とした頑健で高スループットのCre報告および特性解析システム。
Nat. Neurosci. 2010; 13: 133-140
論文で見る
筑波大学
パブコメ
クロス
グーグル奨学生
マンキンE.A.
スパークスF.T.
スレイエB.
サザーランド R.J.
ロイトゲブ S.
ロイトゲブJ.K.
海馬における延長時間のニューロンコード。
Proc. Natl. Sci. USA. 2012; 109: 19462-19467
論文で見る
スコープス (241)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
メイヤーE.A.
腸の感覚：腸と脳のコミュニケーションの新たな生物学。
Nat. Rev. Neurosci. 2011; 12: 453-466
論文で見る
スコープス (1126)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
マクドナルドB.
ピットマンK.
メネゼスG.B.
広田 S.A.
スラバ I.
ウォーターハウス C.C.M.
ベック P.L.
ムルベ D.A.
クベスP.
血管内危険信号は好中球を無菌性炎症部位に導く。
Science. 2010; 330: 362-366
論文で見る
日本学術振興会特別研究員
PubMed
クロス
グーグル奨学生
モロニーR.D.
オマホニーS.M.
ディナン T.G.
Cryan J.F.
ストレス誘発性内臓痛：過敏性腸症候群および関連合併症の動物モデルに向けて。
フロント。Psychiatry. 2015; 6: 15
論文で見る
スコープス (115)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
モンタルバーノ M.J.
シェーン・タブR.
島皮質の側方化。
ヒトの脳におけるレイルの島（島）。シュプリンガー・インターナショナル・パブリッシング、Cham2018： 129-132
論文で見る
スコパス (5)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
モトゥルスキー H.J.
ブラウン R.E.
非線形回帰でデータをフィッティングする際の外れ値の検出 - ロバスト非線形回帰と偽発見率に基づく新しい方法。
BMC Bioinformatics. 2006; 7: 123
論文で見る
筑波大学
PubMed
クロスリファレンス
グーグル奨学生
ミュラーP.A.
シュネーベルガーM.
マテイスF.
ワン P.
ケルナー Z.
イランジュ A.
ペレグリーノ K.
デル・マルモル J.
カストロ T.B.R.
Furuichi M.
他。
微生物叢は腸-脳回路を介して交感神経ニューロンを調節する。
Nature. 2020; 583: 441-446
論文で見る
スコープス (197)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
パチェコ-ロペスG.
ニエミ M.B.
Kou W.
ヘルティング M.
ファンドレイ J.
シェドロウスキー M.
ラットにおける行動条件付け免疫抑制の神経基盤。
J. Neurosci. 2005; 25: 2330-2337
論文で見る
スコープス (85)
パブコメ
クロス
グーグル奨学生
パク Y.H.
キム N.
シム Y.K.
チェ Y.J.
Nam R.H.
チェ Y.J.
Ham M.H.
Suh J.H.
Lee S.M.
Lee C.M.
他
マウスにおける適切なデキストラン硫酸ナトリウム誘発大腸炎モデルと効果的な転帰測定法。
J. Cancer Prev. 2015; 20: 260-267
論文で見る
PubMed
クロス
グーグル奨学生
パブロフ V.A.
トレーシー K.J.
免疫の神経制御：分子機構と臨床への応用。
Nat. Neurosci. 2017; 20: 156-166
論文で見る
スコープス (319)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ピニョ-リベイロ F.A.
ヴェリ・ジュニア W.A.
Chiu I.M.
痛みと炎症における侵害受容器感覚ニューロンと免疫の相互作用。
Trends Immunol. 2017; 38: 5-19
論文で見る
スコープス (576)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
パウエル N.
ウォーカー M.M.
タリーN.J.
粘膜免疫系：腸と脳の双方向コミュニケーションのマスターレギュレーター。
Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 2017; 14: 143-159
論文で見る
スコープス (231)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
プラスK.
マイゼルC.
ヘフリッヒC.
ブラウンJ.
ハレ E.
ウルフ T.
ルシャー K.
ビクトロフ I.V.
プリラー J.
ディルナグルU.
他
脳卒中による免疫不全は、自然細菌感染を促進し、脳卒中後のTヘルパー細胞1型様免疫刺激による交感神経活性化反転によって媒介される。
J. Exp. Med. 2003; 198: 725-736
論文で見る
スコープス (754)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ラミレス-アマヤV.
ベルムデス-ラットーニF.
抗体産生の条件付増強は、島皮質と扁桃体の病変によって破壊されるが、海馬の病変では破壊されない。
Brain Behav. Immun. 1999; 13: 46-60
論文で見る
スコパス (39)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ラミレス-アマヤV.
アルバレス・ボルダB.
オームズビーC.E.
マルティネス R.D.
ペレス-モンフォールR.
ベルムデス-ラットーニF.
島皮質病変は条件付き免疫抑制の獲得を障害する。
脳行動。Immun. 1996; 10: 103-114
論文で見る
スコパス (37)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ラミレス-アマヤV.
アルバレス-ボルダB.
ベルムデス-ラットーニF.
島皮質と扁桃体へのNMDA誘導性病変が、条件付き免疫抑制の獲得と誘発に及ぼす影響の違い。
Brain Behav. Immun. 1998; 12: 149-160
論文で見る
スコパス (35)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
リアドン C．
マレーK.
ローマックスA.E.
健康と病気における神経免疫コミュニケーション。
Physiol. Rev. 2018; 98: 2287-2316
論文で見る
スコープス (67)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
レニエ N.
ウー Z.
サイモン D.J.
ヤン J.
アリエル P.
Tessier-Lavigne M.
iDISCO：ボリュームイメージングのための大規模組織サンプルを免疫標識するシンプルで迅速な方法。
Cell. 2014; 159: 896-910
論文で見る
スコープス (1003)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
レニエ N.
アダムス E.L.
カースC.
ウー Z.
アゼベド R.
コール J．
オートリー A.E.
カディリ L．
ウマデヴィ・ヴェンカタラジュ K.
Zhou Y.
他。
即時型初期遺伝子の自動ボリューム解析による脳活動のマッピング。
Cell. 2016; 165: 1789-1802
論文で見る
スコープス (478)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
ローガン S.C.
ロス B.L.
神経細胞シグナルの遠隔制御
Pharmacol. 2011; 63: 291-315
論文で見る
スコープス (271)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ライアン T.J.
ロイ D.S.
ピニャテッリM.
アロンズ A.
利根川 進
エングラム細胞は逆行性健忘下でも記憶を保持する。
Science. 2015; 348: 1007-1013
論文で見る
スコープス (414)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
シンデリンJ.
アルガンダ-カレーラスI.
フリーズE.
ケイニッヒV.
ロンゲア M.
ピエツシュ T.
プライビッシュ S.
ルーデン C.
ザールフェルト S.
シュミットB.
et al.
Fiji: 生物学的画像解析のためのオープンソースプラットフォーム。
Nat. Methods. 2012; 9: 676-682
論文で見る
日本学術振興会特別研究員
PubMed
クロス
グーグル奨学生
セルゲイエワ M.
レッヒJ.
シェットG.
ヘスA.
脳内末梢免疫刺激に対する反応：治療成功のMRI的観点。
Arthritis Res. Ther. 2015; 17: 268
論文で見る
スコープス（19）
PubMed
クロス
グーグル奨学生
シルバーマン D.M.
ウォルドM.R.
ジェナーロ A.M.
急性ストレスと慢性ストレスは、Tリンパ球反応性のストレスホルモン制御の変化に関連して、抗体反応に相反する影響を及ぼす。
J. Neuroimmunol. 2003; 144: 53-60
論文で見る
スコパス (83)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
スウェイスB.M.
マウ W.
ラビノウィッツ S.
カイ D.J.
動的で不均一な神経アンサンブルが記憶エングラムに寄与する。
Curr. Opin. Neurobiol. 2021; 67: 199-206
論文で見る
スコープス (17)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
セイヤーJ.F.
スタンバーグE.M.
免疫の神経的随伴-迷走神経を中心に。
神経画像。2009; 47: 908-910
論文で見る
スコープス (33)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
トゥルキエヴィッチ J.
バット R.R.
ワン・エイチ
ヴォラ P.
クラウス B.
サウク J.S.
ジェイコブズJ.P.
バーンスタイン C.N.
コーネルセンJ.
ラブスJ.S.
他
長期にわたる腸内炎症患者における脳の構造的結合の変化は、精神症状および罹病期間と相関する。
Neuroimage Clin. 2021; 30: 102613
論文で見る
スコープス (17)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ヴェイガ-フェルナンデスH.
ムチダD.
バリア表面における神経免疫相互作用。
Cell. 2016; 165: 801-811
論文で見る
スコープス (177)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
ウィレムゼR.A.
リュイヤーM.D.
ブールマン W.A.
デ・ヨンゲW.J.
腸炎症における神経反射経路：実行可能な治療法への仮説。
Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 2015; 12: 353-362
論文で見る
スコープス (34)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ウォン C.H.Y.
ジェンヌ C.N.
リーW.-Y.
レジェC.
Kubes P.
脳卒中後の肝iNKT細胞の機能的神経支配は免疫抑制的である。
Science. 2011; 334: 101-105
論文で見る
スコープス(330)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
イェン Y.
コラチャラV.
ダルマッソG.
グエン H.
ラルイ H.
シタラマン S.V.
マーリンD.
デキストラン硫酸ナトリウム誘発大腸炎における臨床的および分子学的パラメータの時間的および空間的解析。
PLoS ONE. 2009; 4: e6073
論文で見る
スコープス(315)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
Zhang Y.H.
Lu J.
エルムキストJ.K.
セーパー C.B.
リポ多糖は、脊髄に投射する視床下部および脳幹ニューロンの特定の集団を活性化する。
J. Neurosci. 2000; 20: 6578-6586
論文で見る
PubMed
クロスフィルム
グーグル奨学生
Ziv Y.
バーンズL.D.
コッカーE.D.
ハメル E.O.
ゴーシュ K.K.
キッチ L.J.
エル・ガマール A．
シュニッツァー M.J.
CA1海馬の場所コードの長期ダイナミクス。
Nat. Neurosci. 2013; 16: 264-266
論文で見る
スコープス (656)
パブコメ
クロス
グーグル奨学生
論文情報
出版履歴
発行日：2021年11月8日 2021年11月8日；オンラインで訂正された： 2021年11月17日
受理された： 2021年10月12日
改訂版受理：2021年9月5日 2021年9月5日
受理 2020年12月19日
識別
DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.10.013

著作権
© 2021 Elsevier Inc.
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図
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グラフィカルアブストラクト
サムネイルgr1
図1DSS誘発マウス大腸炎におけるニューロンの活性依存的標識InsCtx
図サムネイルgr2
図2大腸炎中に捕捉されたInsCtxニューロンアンサンブルの再活性化は大腸の炎症状態を再現する
図サムネイルfigs1
図S1大腸炎中に捕捉されたInsCtxニューロンの再活性化後の免疫学的、神経学的、臨床的解析（図2に関連）。
図サムネイルfigs2
図S2図2に関連する、DSS単独投与または大腸炎中に捕捉されたInsCtxニューロンアンサンブルの再活性化により誘導される免疫特性の比較
図サムネイルgr3
図3DSS誘発大腸炎の異なる段階で捕捉された神経細胞アンサンブルの再活性化は、大腸において異なる免疫応答を生じる
図サムネイルfigs3
図S3図3に関連する、大腸炎誘導に対して異なる時点で捕捉されたInsCtx神経細胞アンサンブルの再活性化後の大腸における免疫細胞
図サムネイルgr4
図4InsCtxの非特異的活性化は、結腸において明らかな細胞性免疫応答を惹起しない
図サムネイルfigs4
図S4図4に関連する、DSS曝露前のマウスにおける非特異的InsCtx活性化後の組織学的および臨床的評価
図サムネイルgr5
図5腹膜炎中に捕捉された神経細胞アンサンブルの再活性化により、ザイモサン誘発腹膜炎（ZIP）を彷彿とさせる免疫活性化が誘導される。
図サムネイルfigs5
図S5腹膜炎中に捕捉されたInsCtxニューロンの再活性化後の免疫学的および神経細胞分析（図5に関連
図サムネイルfigs6
図S6図5に関連する、ザイモサン誘発腹膜炎への先行曝露後のInsCtxの非特異的活性化に伴う腹膜における免疫学的効果
サムネイル図7
図S7InsCtx活性化により誘導される免疫学的効果におけるストレスと痛みの関与（図5関連
図サムネイルgr6
図6InsCtxから結腸・腹膜に下降する経路のシナプス神経伝達経路の追跡
図サムネイルgr7
図7DSS誘発大腸炎においてInsCtxの阻害は炎症状態の軽減をもたらす
図サムネイルfigs8
図S8図7に関連する、黄砂誘発大腸炎におけるInsCtx阻害後の免疫学的および臨床的解析
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