Бэкдор позволяет иммунной системе контролировать мозг

Сто лет назад японский ученый Ю. Шираи опубликовал загадочное открытие: когда Шираи трансплантировал опухолевую ткань в тело мыши, ткань была разрушена ее иммунной системой. Но когда опухоли были пересажены в разные места мозга мыши, они выросли. Опухоли, казалось, могли безопасно скрываться в мозгу, ускользая от внимания иммунной системы. Вскоре были получены аналогичные результаты, и научный консенсус признал, что мозг обладает «иммунной привилегией» - своего рода отделением от иммунной системы.

Это понятие имело смысл. Иммунные клетки в ходе борьбы с инфекциями могут повреждать или разрушать здоровые ткани. Защита нейронов от этого повреждения более важна, чем защита клеток, таких как клетки печени или кожи, потому что нейроны обычно не могут регенерироваться. «Если они умирают, они умирают», - сказал Джастин Рустенховен, иммунолог Вашингтонского университета в Сент-Луисе. «У нас очень мало возможностей их заменить».

Однако за последние пару десятилетий идея иммунных привилегий ослабла перед лицом растущего числа свидетельств того, что мозг и иммунная система действительно взаимодействуют. Исследователи отслеживали иммунные клетки переход из кровотока в нервную систему у животных с заболеванием мозга, например, и у них наблюдаемые когнитивные дефициты у мышей, у которых отсутствуют определенные иммунные клетки.

Теперь Рустенховен и его сотрудники определили, как эволюция достигает равновесия, ограничивая опасность иммунных реакций в центральной нервной системе, при этом обеспечивая защиту от болезней. Исследователи сообщалось недавно в журнале Ячейка что иммунная система действует на расстоянии и постоянно проверяет мозг на наличие признаков проблемы. Иммунные клетки вместо того, чтобы чувствовать себя как дома в самом мозгу, патрулируют боковые линии, пока не обнаружат угрозу.

«Иммунный надзор за мозгом. Это абсолютно нормально, как и в любой другой ткани », - сказал соавтор. Джонатан Кипнис, в лаборатории которого в Вашингтонском университете проводились исследования. «Единственное исключение состоит в том, что вместо того, чтобы это происходить в ткани, мозг довел всю свою иммунную активность до границ».

Используя несколько видов визуализации и отслеживания, исследователи проследили клеточную хореографию, составляющую эту систему наблюдения. Они увидели, что антигены - чужеродные вещества, такие как частички патогенов - вымываются из мозга с потоком спинномозговой жидкости. Эта жидкость текла через сеть судов, Лаборатория Кипниса определила несколько лет назад и сместила антигены так, что они накапливались в задней части мозга. Здесь, в области вокруг синусов твердой мозговой оболочки - каналов на границе мозга, которые отводят жидкость к телу - антигены оказались в непосредственной близости от иммунных клеток. «На самом деле все очень сконцентрировано в одном конкретном месте», - сказал Рустенховен.

Эти сосуды, огибающие заднюю часть мозга, оказались центром активности иммунной системы. Исследователи отслеживали антигены и другие вещества, пересекающие паутинный барьер, препятствие, известное своей непроницаемостью, но которое, как они обнаружили, просачивается именно в этой области. Там ждут иммунные клетки. Когда эти клетки обнаруживают вызывающий беспокойство антиген, например антиген, указывающий на болезнь, они инициируют цепную реакцию, которая создает иммунный ответ.

«Это действительно бросает вызов догматам, которых придерживались ранее», - сказал Саманта Дандо, преподаватель клинической микробиологии в Технологическом институте Квинсленда в Австралии. Лаборатория Кипниса - далеко не первая, кто ставит под сомнение иммунные привилегии, но Дандо сказал, что новая статья пошла намного дальше, продемонстрировав, как иммунная система на самом деле контролирует мозг. По ее словам, эта работа восполнила давний пробел в знаниях в этой области.

По его словам, первоначальная идея иммунных привилегий не была полностью ошибочной. Михал Шварц, профессор нейроиммунологии в Институте науки Вейцмана в Израиле. Определение термина просто необходимо пересмотреть. Иммунная система управляет мозгом иначе, чем другие ткани, но все же наблюдает за ним.

По словам Шварца, теперь, когда мы знаем, что мозг не полностью отделен от иммунной системы, возникают новые вопросы. Неврологические заболевания могут быть вызваны нарушениями связи между мозгом и иммунной системой, а не проблемами в головном мозге. По словам Рустенховена, дуральные синусы предлагают как место для изучения таких заболеваний, как рассеянный склероз или даже болезнь Альцгеймера, так и потенциальную цель для лечения.

То есть, если все это верно для людей. Подобно Шираи и многим исследователям нейроиммунологии, команда Вашингтонского университета провела свои эксперименты на мышах. Но исследователи подтвердили некоторые из своих ключевых открытий на посмертных тканях человека. И они отметили, что структура, по которой спинномозговая жидкость выводится из мозга у людей, очень похожа на структуру у мышей. Скотт Мюллер, микробиолог и иммунолог из Мельбурнского университета, согласились с тем, что движения и роли типов иммунных клеток у двух млекопитающих обычно совпадают.

Новые результаты помогают прояснить одну деталь исследования Шираи на мышах 1921 года, которая никогда не соответствовала наивному представлению об иммунных привилегиях. Шираи обнаружил, что опухоли выживают и разрастаются при имплантации в некоторые участки мозга мышей. Но когда Шираи поместил опухоли прямо рядом с желудочками - теперь известно, что это места, где мозг производит жидкость, которая отводит антигены к иммунным клеткам - опухоли не выжили. Новое исследование помогает объяснить, почему: опухоли вблизи желудочков вымывают много антигенов к краям мозга, что вызывает сильный иммунный ответ. Более удаленные опухоли вымывали меньше антигенов, что вызывало слабый иммунный ответ, который опухоль могла преодолеть.

Другими словами, наблюдение иммунной системы за мозгом немного неравномерно - обратная сторона баланса, достигнутого эволюцией. «Возможно, это необходимый компромисс», - сказал Рустенховен.

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