Бактерии захватывают менингеальную нейроиммунную ось для облегчения инвазии в мозгБактерии захватывают менингеальную нейроиммунную ось для облегчения инвазии в мозг
Бактерии могут проникать в мозг, захватывая клетки в защитных слоях мозга, говорится в новом исследовании. Полученные результаты раскрывают механизм развития бактериального менингита.
Бактериальный менингит вызывает опасные для жизни инфекции менингитов и центральной нервной системы, поражая более 2,5 миллионов человек в год. Менинги густо иннервированы сенсорными нейронами, которые опосредуют боль и головную боль. Как боль и нейроиммунные взаимодействия влияют на менингеальную антибактериальную защиту хозяина, неясно.
У мышей, инфицированных бактериями, вызывающими менингит, микроорганизмы используют ранее неизвестные связи между сенсорными нейронами и иммунными клетками, чтобы проникнуть через защитные обочки мозга, сообщили исследователи 1 марта в журнале Nature. Результаты также указывают на новый способ задержать инвазию - использовать препараты от мигрени, чтобы прервать эти межклеточные коммуникации.
Бактериальный менингит может вызывать сильные головные боли, а иногда и длительные неврологические поражения или летальный исход. "Для нас неожиданностью стало то, что сенсорные волокна фактически захватываются бактериями, когда они пытаются проникнуть в мозг, - рассказывает Исаак Чиу, иммунолог из Гарвардской медицинской школы. "Обычно мы ожидаем, что боль станет для нас системой предупреждения, чтобы каким-то образом остановить бактерии. Но мы обнаружили обратное..... этот [болевой] сигнал используется бактериями для получения преимуществ".
Известно, что нейроны, чувствующие боль, и иммунные клетки сосуществуют в менингах, особенно в самом внешнем слое, называемом твердой мозговой оболочкой. Чтобы выяснить, какую роль играют болевые и иммунные клетки при бактериальном менингите, группа Чиу заразила мышей двумя видами инвазивных бактерий, возбудителей менингита у людей: Streptococcus pneumoniae и S. agalactiae. Затем исследователи наблюдали за тем, где бактерии оказываются у мышей, генетически модифицированных так, что у них отсутствуют нервные клетки, воспринимающие боль, и сравнили эти места покоя с местами покоя у мышей с неповрежденными нервными клетками.
Мыши без нейронов, воспринимающих боль, имели меньше бактерий в менингах и мозге, чем мыши с нервными клетками, обнаружили исследователи. Это противоречит идее о том, что боль при менингите служит предупреждающим сигналом для иммунной системы организма, мобилизуя ее к действию. Дальнейшие исследования показали, что бактерии запустили цепь событий, подавляющих иммунитет, начиная с того, что микроорганизмы выделяли токсины в твердую мозговую оболочку.
Токсины присоединялись к болевым нейронам, которые, в свою очередь, выделили молекулы под названием CGRP. Известно, что эти молекулы связываются с рецепторами на иммунных клетках, где они могут контролировать иммунные реакции твердой мозговой оболочки. Инъекция зараженным мышам большего количества CGRP снизила количество иммунных клеток твердой мозговой оболочки и способствовала развитию инфекции, обнаружили исследователи.
Команда также более внимательно изучила рецепторы, с которыми связывается CGRP. У инфицированных генетически модифицированных мышей без рецепторов, в мозг проникало меньшее количество бактерий. Но у мышей с рецепторами иммунные клетки, которые в других обстоятельствах могли бы уничтожить бактерии и привлечь подкрепление, были отключены. Полученные данные позволяют предположить, что либо предотвращение высвобождения CGRP, либо предотвращение его связывания с иммунными клетками может помочь задержать инфекцию.
У людей, как известно неврологам, CGRP является фактором, вызывающим головные боли и он уже является мишенью препаратов от мигрени. Поэтому исследователи ввели пяти мышам препарат от мигрени олцегепант, который блокирует действие CGRP, и инфицировали их S. pneumoniae. После заражения у мышей, получивших препарат, было меньше бактерий в менингах и мозге, у них дольше проявлялись симптомы, они не так сильно теряли в весе и выживали дольше, чем мыши, которым не вводили препарат.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что олцегепант замедляет развитие инфекции. Нацеливание на эту нейроиммунную ось в менинге может усилить защитные силы организма и потенциально привести к лечению бактериального менингита. Даже если мышам удалось выиграть всего несколько дополнительных часов, это имеет решающее значение при менингите, который может развиваться так же стремительно. Если бы олцегепант действовал аналогичным образом у людей, это могло бы дать врачам больше времени для лечения менингита. Но эффект, вероятно, не будет столь драматичным у людей, предупреждает Майкл Уилсон, невролог из Калифорнийского университета, который не принимал участия в работе.
Ученым еще предстоит выяснить, имеют ли нервные клетки, чувствующие боль, и иммунные клетки такие же взаимоотношения в твердой мозговой оболочке человека, и могут ли препараты от мигрени помочь в лечении бактериального менингита у людей. Невролог Авиндра Натх, который возглавляет группу по изучению инфекций нервной системы в Национальном институте неврологических расстройств и инсульта США, сомневается. Клиницисты считают, что иммунный ответ и воспаление повреждают мозг во время менингита, говорит Натх, поэтому терапия включает препараты, которые подавляют иммунный ответ, а не усиливают его, как это делают средства от мигрени.
Чиу признает это, но отмечает, что, возможно, есть место для обоих подходов. Если иммунные клетки дуральной оболочки смогут пресечь инфекцию на корню, это может помешать некоторым бактериям проникнуть через защитные механизмы, минимизируя воспаление мозга. По словам Уилсона, это исследование скорее всего не изменит подход к лечению пациентов. Но оно все же открывает кое-что новое об одной из первых линий защиты мозга.
