我們的各種環境中有成千上萬種病毒以各種方式影響著我們的日常生活。許多這些病毒通過進入和利用鼻腔途徑感染人類。新墨西哥大學的科學家正在進行研究，以破譯鼻子中的免疫系統和嗅覺神經元如何協同工作，以迅速阻止病毒進入身體的其他重要器官。

例如，已知諸如流感病毒，鼻病毒和神經病毒之類的呼吸道病毒，如彈狀病毒，首先感染鼻子，然后進入并擴散到大腦或其他器官中。另一個很好的例子是流感病毒，它也首先感染鼻腔，然后擴散到肺部。了解神經元和免疫細胞如何協同工作以阻止感染肺部或大腦是感染控制的一個重要方面。

早在2014年，由生物學副教授Irene Salinas領導的UNM科學家研究了虹鱒魚并發現魚具有鼻腔免疫系統，其病毒在嗅覺器官中引發強烈的免疫反應。仔細觀察該研究的數據，他們注意到一些嗅覺受體基因和神經元基因的表達也因病毒感染而在嗅覺器官中發生了改變。

薩利納斯解釋說：“這一觀察結果讓我們認為神經元也可能對這種病毒做出反應。” “接下來的實驗涉及檢查暴露于病毒的鱒魚中不同類型的嗅覺神經元。很快，我們注意到一種類型的嗅覺感覺神經元，即隱窩神經元，在病毒傳遞到鼻子后很快就消失了。對這種現象的深入研究他們發現，當他們表達的受體TrkA與病毒相互作用時，隱窩神經元迅速死亡。“

UNM生物學系的Salinas實驗室目前正在調查他們在魚類中發現的抗病毒反應是否也發生在小鼠體內，以便更好地將結果轉化為可能的人類感染。他們還繼續研究鱒魚和斑馬魚，因為魚類模型比小鼠模型具有幾個優勢，可以研究這種快速的神經免疫相互作用。

最近在Sepahi等人的“美國國家科學院院刊”(PNAS)上發表了題為“嗅覺感覺神經元以TrkA依賴性方式介導超速抗病毒免疫應答”的研究。并且是Ali Sepahi的博士論文的一部分。該研究由美國國家科學基金會(NSF)和美國農業部(USDA)資助。

Sepahi于2013年加入薩利納斯實驗室，獲博士學位。學生和他的論文主要關注薩利納斯監督下魚類鼻涕免疫和神經免疫通訊的不同方面。Sepahi獲得博士學位。在2018年，現在在密歇根大學醫學院擔任博士后研究員。他目前的研究主要集中在小鼠模型上的免疫腫瘤學和粘膜免疫學。

Salinas實驗室的另外三名成員，包括研究生Aurora Kraus，博士后研究員Elisa Casadei和本科生Cecelia Kelly，也是該研究的共同作者。該研究代表了五年的工作，涉及在實驗室中開發許多新的檢測方法，因為以前沒有將鱒魚用于神經免疫相互作用的研究。

Salinas實驗室還與德克薩斯州立大學的魚類電生理學家Mar Huertas合作。該研究表明，魚類可以聞到嗅覺神經元中電響應引發的病毒。然后將信號發送到中樞神經系統的嗅球。接下來，研究人員詢問觀察到的神經元激活是否與針對病毒的免疫反應平行，他們發現答案是肯定的。

“免疫反應最顯著的一點就是它發生得非常快，沒有分鐘，這是免疫學家通常忽視的時間尺度，”薩利納斯說。“免疫反應非常吸引人，因為它不僅可以記錄在剛剛傳播病毒的嗅覺器官中，還可以記錄在根本不存在病毒的CNS中。”

這些發現揭示了外周(嗅覺器官)和CNS(嗅球)之間的神經免疫協作對抗病毒。它還表明，CNS中的免疫反應即使在那里沒有活動性感染時也會發生，但是響應于遠處的致病性刺激。

克里斯托弗·艾倫·約翰斯頓(Christopher Alan Johnston)是UNM生物系的副教授，也是該論文的共同作者，他生產了病毒重組蛋白，使該團隊能夠確定病毒的哪一部分實際上與鱒魚嗅覺神經元相互作用。

嗅覺感覺神經元在魚類抗病毒防御中的重要性的最終證據來自不同的動物模型系統：斑馬魚。在這種情況下，西班牙穆爾西亞大學的Victoriano Mulero團隊幫助開發了一種新工具：斑馬魚，其中使用水中的前藥消融隱窩神經元。比較斑馬魚與隱窩神經元和沒有隱窩神經元的斑馬魚表明，在沒有隱窩神經元的情況下，斑馬魚更容易死于彈狀病毒感染。

“我對神經系統和免疫系統之間的共性非常著迷，”薩利納斯說。“我們使用魚作為模型，因為它們的嗅覺系統非常類似于老鼠和人類。然而，魚類具有明顯的優勢：它們的嗅覺器官位于表面，因此我們可以進行簡單的解剖和非常快速的體內實驗，如本文中的那些在老鼠身上表現非常棘手。“

Salinas的研究重點是粘膜免疫，尤其是鼻部免疫及其在脊椎動物中的進化。粘膜表面位于宿主和環境之間的界面處。嗅上皮是粘膜表面，具有非常獨特的特征：神經元直接暴露于環境中。這意味著通常不直接暴露于病原體的神經元不斷地與嗅覺器官中的微生物相互作用。嗅覺神經元也是離CNS一步之遙，CNS是許多有害病毒如狂犬病或流感的最終靶組織。

“研究結果確實強調了鼻部免疫對于保持中樞神經系統無病原體的重要性。大腦如何反應，以及我們的行為方式，似乎受到我們的鼻子響應危險(如病毒)發送到大腦的信號的影響“Salinas說，他也是UNM理論和進化免疫學中心(CETI)的成員。“這個引人入勝的概念需要進一步研究。”

此外，這些研究結果可能對用于魚類養殖和人類的鼻用疫苗的設計具有重要意義。將這些研究結果轉化為人類健康需要在哺乳動物模型中仔細檢查，該項目目前正在薩利納斯實驗室進行。