Μια πίσω πόρτα επιτρέπει στο ανοσοποιητικό σύστημα να παρακολουθεί τον εγκέφαλο

Πριν από εκατό χρόνια, ο Ιάπωνας επιστήμονας Γ. Σιράι δημοσίευσε ένα μυστηριώδες εύρημα: Όταν ο Σιράι μεταμόσχευσε ιστό όγκου στο σώμα ενός ποντικιού, ο ιστός καταστράφηκε από το ανοσοποιητικό του σύστημα. Αλλά όταν εμβολιάστηκαν όγκοι σε διάφορα σημεία στον εγκέφαλο του ποντικιού, αυξήθηκαν. Οι όγκοι φάνηκαν να μπορούν να κρυφτούν με ασφάλεια στον εγκέφαλο, ξεφεύγοντας από την προειδοποίηση του ανοσοποιητικού συστήματος. Παρόμοια αποτελέσματα συσσωρεύτηκαν σύντομα και η επιστημονική συναίνεση αποδέχτηκε τον εγκέφαλο ως «ανοσοποιητικό προνόμιο» - ένα είδος διαχωρισμού από το ανοσοποιητικό σύστημα.

Αυτή η έννοια είχε νόημα. Τα ανοσοκύτταρα, κατά την καταπολέμηση λοιμώξεων, μπορούν να βλάψουν ή να καταστρέψουν υγιή ιστό. Η προστασία των νευρώνων από αυτή τη βλάβη είναι πιο σημαντική από την προστασία κυττάρων όπως αυτά στο ήπαρ ή στο δέρμα, επειδή οι νευρώνες συνήθως δεν μπορούν να αναγεννηθούν. «Αν πεθάνουν, πεθαίνουν», είπε ο Justin Rustenhoven, ανοσολόγος στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο St. Louis. «Έχουμε πολύ κακή ικανότητα να τα αντικαταστήσουμε».

Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, ωστόσο, η ιδέα του ανοσοποιητικού προνόμου έχει μαραθεί ενόψει των αυξανόμενων ενδείξεων ότι ο εγκέφαλος και το ανοσοποιητικό σύστημα αλληλεπιδρούν. Οι ερευνητές παρακολούθησαν τα ανοσοκύτταρα διέλευση από την κυκλοφορία του αίματος στο νευρικό σύστημα σε ζώα με εγκεφαλική νόσο, για παράδειγμα, και έχουν παρατηρήθηκαν γνωστικά ελλείμματα σε ποντίκια που δεν διαθέτουν ορισμένα ανοσοκύτταρα.

Τώρα, ο Rustenhoven και οι συνεργάτες του έχουν εντοπίσει πώς η εξέλιξη επιτυγχάνει μια πράξη εξισορρόπησης, περιορίζοντας τους κινδύνους των ανοσολογικών αντιδράσεων στο κεντρικό νευρικό σύστημα ενώ παράλληλα παρέχει προστασία από ασθένειες. Οι ερευνητές ανέφερε πρόσφατα στο περιοδικό Κύτταρο ότι το ανοσοποιητικό σύστημα λειτουργεί από απόσταση για να ελέγχει συνεχώς τον εγκέφαλο για σημάδια προβλημάτων. Τα ανοσοκύτταρα, αντί να κάνουν τον εαυτό τους στο σπίτι σε όλο τον εγκέφαλο, περιπολούν στο περιθώριο μέχρι να εντοπίσουν μια απειλή.

«Ανοσολογική παρακολούθηση του εγκεφάλου λαμβάνει χώρα. Είναι απολύτως φυσιολογικό, όπως σε οποιονδήποτε άλλο ιστό », είπε ένας συγγραφέας, Τζόναθαν Κίπνης, στο εργαστήριο του οποίου πραγματοποιήθηκε η έρευνα στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον. «Η μόνη εξαίρεση είναι ότι αντί να συμβαίνει αυτό στον ιστό, ο εγκέφαλος ώθησε όλη την ανοσοποιητική του δραστηριότητα στα σύνορά του».

Χρησιμοποιώντας διάφορα είδη απεικόνισης και ανίχνευσης, οι ερευνητές παρακολούθησαν την κυτταρική χορογραφία που αποτελεί αυτό το σύστημα παρακολούθησης. Είδα ότι τα αντιγόνα - ξένες ουσίες, όπως κομμάτια παθογόνων - πλύθηκαν από τον εγκέφαλο σε μια ροή εγκεφαλικού νωτιαίου υγρού. Αυτό το ρευστό ρέει μέσω α δίκτυο σκαφών που Το εργαστήριο του Kipnis ταυτοποίησε πριν από λίγα χρόνια και σάρωσε τα αντιγόνα έτσι ώστε να συσσωρεύονται στο πίσω μέρος του εγκεφάλου. Εδώ, στην περιοχή γύρω από τους δοντικούς κόλπους - τα κανάλια στα όρια του εγκεφάλου που στραγγίζουν υγρό προς το σώμα - τα αντιγόνα ήρθαν πολύ κοντά στα ανοσοκύτταρα. «Όλα είναι πραγματικά πολύ συγκεντρωμένα σε έναν συγκεκριμένο ιστότοπο», δήλωσε ο Rustenhoven.

Αυτά τα αγγεία που κάμπτονται γύρω από το πίσω μέρος του εγκεφάλου αποδείχτηκε ότι ήταν ένας κόμβος δραστηριότητας του ανοσοποιητικού συστήματος. Οι ερευνητές παρακολούθησαν αντιγόνα και άλλες ουσίες που διασχίζουν το αραχνοειδές φράγμα, ένα εμπόδιο που είναι γνωστό για τη διαπερατότητά του, αλλά το οποίο, βρήκαν, διαρροές σε αυτήν τη συγκεκριμένη περιοχή. Ανοσοκύτταρα περιμένουν εκεί. Όταν αυτά τα κύτταρα βρίσκουν ένα ανησυχητικό αντιγόνο, όπως αυτό που υποδηλώνει ασθένεια, ξεκινούν μια αλυσιδωτή αντίδραση που δημιουργεί μια ανοσοαπόκριση.

«Προκαλεί το δόγμα που είχε προηγουμένως κρατηθεί», είπε Σαμάνθα Ντάντο, λέκτορας κλινικής μικροβιολογίας στο Queensland Institute of Technology στην Αυστραλία. Το εργαστήριο του Kipnis απέχει πολύ από το πρώτο που αμφισβητεί το ανοσοποιητικό προνόμιο, αλλά ο Dando είπε ότι το νέο έγγραφο προχώρησε πολύ επεξηγώντας πώς το ανοσοποιητικό σύστημα παρακολουθεί πραγματικά τον εγκέφαλο. Η εργασία έχει καλύψει ένα μακροχρόνιο κενό γνώσης στον τομέα, είπε.

Η αρχική ιδέα του προνομίου του ανοσοποιητικού δεν ήταν εντελώς εκτός βάσης, είπε Michal Schwartz, καθηγητής νευροανοσολογίας στο Ινστιτούτο Επιστημών Weizmann στο Ισραήλ. Ο ορισμός του όρου χρειάζεται απλώς αναθεώρηση. Το ανοσοποιητικό σύστημα χειρίζεται τον εγκέφαλο διαφορετικά από άλλους ιστούς, αλλά εξακολουθεί να τον παρακολουθεί.

Τώρα που γνωρίζουμε ότι ο εγκέφαλος δεν έχει αποκολληθεί εντελώς από το ανοσοποιητικό σύστημα, προκύπτουν νέα ερωτήματα, δήλωσε ο Schwartz. Οι νευρολογικές ασθένειες μπορεί να προκαλούνται από δυσλειτουργίες στην επικοινωνία μεταξύ του εγκεφάλου και του ανοσοποιητικού συστήματος και όχι από προβλήματα εντός του εγκεφάλου. Σύμφωνα με τον Rustenhoven, οι κολπικοί κόλποι προσφέρουν τόσο μια θέση για τη μελέτη ασθενειών όπως η σκλήρυνση κατά πλάκας ή ακόμη και η νόσος του Alzheimer και ένας πιθανός στόχος για θεραπείες.

Δηλαδή, αν όλα αυτά ισχύουν για τον άνθρωπο. Όπως η Shirai και πολλοί ερευνητές της νευροανοσολογίας, η ομάδα του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον διεξήγαγε τα πειράματά της σε ποντίκια. Αλλά οι ερευνητές επιβεβαίωσαν πολλά από τα βασικά ευρήματά τους στον ανθρώπινο ιστό μετά τη σφαγή. Και σημείωσαν ότι η δομή που διοχετεύει εγκεφαλικό νωτιαίο υγρό από τον εγκέφαλο στους ανθρώπους είναι πολύ παρόμοια με τη δομή των ποντικών. Σκοτ Μούλερ, μικροβιολόγος και ανοσολόγος στο Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης, συμφώνησαν ότι οι κινήσεις και οι ρόλοι των τύπων ανοσοκυττάρων ευθυγραμμίζονται γενικά στα δύο θηλαστικά.

Τα νέα ευρήματα συμβάλλουν στην αποσαφήνιση μιας λεπτομέρειας της μελέτης ποντικιού του Shirai το 1921 που δεν ταιριάζει ποτέ με την αφελής έννοια του προνομιακού ανοσοποιητικού. Ο Σιράι διαπίστωσε ότι οι όγκοι επέζησαν και μεγάλωσαν όταν εμφυτεύθηκαν σε ορισμένες περιοχές στον εγκέφαλο των ποντικών. Αλλά όταν η Shirai τοποθέτησε όγκους ακριβώς δίπλα στις κοιλίες - τώρα γνωστό ότι είναι οι θέσεις όπου ο εγκέφαλος παράγει το υγρό που σκουπίζει τα αντιγόνα στα ανοσοκύτταρα - οι όγκοι δεν επέζησαν. Η νέα μελέτη βοηθά να εξηγήσει γιατί: Οι όγκοι κοντά στις κοιλίες ξεπλύνουν πολλά αντιγόνα στις άκρες του εγκεφάλου, γεγονός που προκάλεσε ισχυρή ανοσοαπόκριση. Οι πιο απομακρυσμένοι όγκοι ξεπλύνουν λιγότερα αντιγόνα, τα οποία προκάλεσαν ασθενή ανοσοαπόκριση, κάτι που ο όγκος μπορούσε να ξεπεράσει.

Με άλλα λόγια, η παρακολούθηση του εγκεφάλου από το ανοσοποιητικό σύστημα είναι λίγο ανώμαλη - ένα μειονέκτημα της πράξης εξισορρόπησης που έχει επιτύχει η εξέλιξη. «Ίσως αυτός είναι ένας αναγκαίος συμβιβασμός», είπε ο Ρουστάνβεν.

Πηγή: https://www.quantamagazine.org/how-the-immune-system-protects-the-brain-20210428/