Исследователи составили подробную карту того, как иммунная система действует против патогенов, вторгающихся в мозг.
Полученные результаты проливают новый свет на взаимодействие хозяина и патогена и долгосрочные последствия инфекций мозга. Результаты, опубликованные в журнале Immunity, показывают, как различные типы иммунных клеток участвуют в защите от инфекций мозга. Учёным удалось показать, что первая линия защиты формируется погранично-ассоциированными макрофагами (ПАМ) , живущими в мозге. Затем эти макрофаги привлекают большое количество макрофагов из крови, которые помогают контролировать заболевание. Эти рекрутированные макрофаги так же быстро исчезают, как только инфекция разрешается.
"Наше исследование показывает удивительную способность иммунного ландшафта мозга быстро возвращаться к своему нормальному состоянию. Но мы также могли наблюдать, как некоторые клетки остаются измененными в течение длительного времени после выздоровления, обладая своего рода "памятью" об инфекции. Это говорит о том, что в течение жизни, когда мы можем страдать от многочисленных инфекций - вспомните, например, пандемию Covid-19 - функциональность тканевых макрофагов может меняться. Влияют ли такие ранние инфекции в мозге на вероятность развития других неврологических заболеваний, таких как рассеянный склероз или деменция? Это, несомненно, станет в будущем актуальной темой в исследовательском сообществе", - рассказывает руководитель исследования профессор Киаваш Мовахеди.
Иммунные клетки образуют дополнительную линию защиты на пути патогенов в мозг, но несмотря на эти различные уровни защиты, некоторым патогенам все же удается проникнуть внутрь, что может привести к опасным для жизни заболеваниям. Однако даже если инфекция в конечном итоге успешно контролируется и патогены уничтожаются, пациенты могут страдать от неврологических проблем в течение многих лет. Поэтому очень важно лучше понять динамику взаимодействия хозяина и патогена и его долгосрочные последствия.
Группа профессора Мовахеди исследовала инфекции Trypanosoma brucei, опасных паразитов, обитающих в Африке к югу от Сахары, которые могут вызывать смертельные нейропатии. Хотя давно известно, что эти паразиты проникают в мозг, путь заражения и характер реакции хозяина оставались малоизученными. Команда исследовала инфекцию на мышах, которые, как и люди, очень восприимчивы к этому заболеванию. Они обнаружили, что при заражении Trypanosoma brucei вторгались в мозг через его пограничные области, вызывая нарушение гематоэнцефалического барьера и инфильтрацию моноцитов.
Используя несколько передовых технологий, авторы составили подробную карту реакций иммунной системы. Картирование состояния в сочетании с секвенированием отдельных клеток выявило накопление микроглии вокруг желудочков и экспансию клеток эпиплексуса. Эксперименты по удалению микроглии с помощью генетического таргетинга показали, что резидентные макрофаги способствовали первоначальной защите от паразитов, а затем способствовали проникновению моноцитов через барьеры мозга. Эти рекрутированные моноцитами макрофаги превосходили резидентные макрофаги и демонстрировали большую транскрипционную пластичность, перенимая профили экспрессии антимикробных генов.
"Наши результаты показывают, что макрофаги занимают центральное место в процессе вторжения патогенов в мозг, и демонстрируют, что местные и рекрутированные макрофаги играют разные роли во время инфекции".
"Например, иммунные клетки из крови демонстрируют более высокую экспрессию антимикробных белков. Это говорит о том, что они способны уничтожать паразитов", - отмечает Мовахеди. Затем авторы исследовали, что происходит со всеми этими типами иммунных клеток после успешного лечения заболевания. Рекрутированные макрофаги быстро удалялись после разрешения болезни, не оставляя в паренхиме прижившихся моноцитарных клеток, в то время как резидентные макрофаги постепенно возвращались к гомеостатическому состоянию. Долгосрочные транскрипционные изменения были ограничены для микроглии, но более выражены в ПАМах. Таким образом, резидентные и рекрутированные макрофаги мозга демонстрировали различные реакции и динамику во время инфекции и ее преодоления.
"Мы были поражены тем, как быстро рекрутированные из крови макрофаги были удалены из мозга, как только паразиты были уничтожены. Это подчеркивает, насколько важно, чтобы мозг быстро вернулся к своему нормальному состоянию после того, как инфекция была ликвидирована", - сообщил Мовахеди. Ученые обнаружили, что резидентные макрофаги в пограничных областях мозга оставались в более активированном состоянии в течение нескольких месяцев после удаления паразитов, что позволяет предположить, что они сохранили своего рода "память" об инфекции. Исследования в других тканях уже показали, что такая память, вызванная инфекцией, может изменить способность макрофагов реагировать на будущие воздействия.
"По мере того, как мы начинаем понимать долгосрочное воздействие инфекций на мозг, исследования могут быть направлены на поиск новых методов лечения для устранения и обращения вспять потенциальных дисфункций, вызванных инфекцией", - сказал Мовахеди.
