Ученые выявили клетки мозга, которые регулируют воспаление, и определили, как они отслеживают иммунный ответ.
Уже давно известно, что мозг играет определенную роль в работе иммунной системы, но как он это делает - оставалось загадкой. Недавно исследователи обнаружили в стволе мозга клетки, которые воспринимают сигналы иммунитета с периферии тела и выступают в роли главных регуляторов воспалительной реакции организма. Результаты исследования, опубликованные 1 мая в журнале Nature, свидетельствуют о том, что мозг поддерживает тонкий баланс между молекулярными сигналами, способствующими развитию воспаления, и теми, которые его гасят, что может привести к созданию методов лечения аутоиммунных заболеваний и других состояний, вызванных чрезмерным иммунным ответом.
По словам Руслана Меджитова, иммунолога из Йельского университета, это открытие неожиданное и в то же время вполне логичное. Ученым известно, что ствол мозга выполняет множество функций, например, контролирует основные процессы, такие как дыхание. Однако, добавляет он, это исследование "показывает, что существует целый пласт биологии, о котором мы даже не догадывались".
Почувствовав незваного гостя, иммунная система выбрасывает поток иммунных клеток и соединений, способствующих воспалению. Эта воспалительная реакция должна контролироваться с особой точностью: если она слишком слабая, организм подвергается большему риску заражения; если слишком сильная, она может повредить собственные ткани и органы. Предыдущие работы показали, что блуждающий нерв - большая сеть нервных волокон, связывающая тело с мозгом, - влияет на иммунные реакции. Однако конкретные нейроны мозга, которые активируются под воздействием иммунных стимулов, оставались неустановленными, поясняет Хао Цзинь, нейроиммунолог из Национального института аллергии и инфекционных заболеваний США, который руководил работой.
Чтобы выяснить, как мозг контролирует иммунный ответ организма, Цзинь и его коллеги следили за активностью клеток мозга после введения в брюшную полость мышей бактериальных составов, вызывающих воспаление. Исследователи выявили нейроны в стволе мозга, которые включались в ответ на иммунные триггеры. Активация этих нейронов снижала уровень воспалительных молекул в крови мышей. Выключение нейронов привело к неконтролируемому иммунному ответу, при этом количество воспалительных молекул увеличилось на 300% по сравнению с уровнем, наблюдавшимся у мышей с функциональными нейронами ствола мозга. Эти нервные клетки действуют как "реостат в мозге, который обеспечивает поддержание воспалительной реакции на должном уровне", - говорит Цзинь.
Дальнейшие эксперименты выявили две отдельные группы нейронов: одна реагирует на провоспалительные иммунные молекулы, а другая - на противовоспалительные. Эти нейроны передают свои сигналы в мозг, позволяя ему отслеживать иммунный ответ по мере его развития. У мышей с чрезмерным иммунным ответом, искусственная активация вагусных нейронов, передающих противовоспалительные сигналы, уменьшала воспаление.
По словам Цзиня, поиск способов управления этой недавно обнаруженной сетью "тело-мозг" позволит устранить нарушения иммунного ответа при различных заболеваниях, таких как аутоиммунные болезни и даже длительный COVID - изнурительный синдром, который может сохраняться в течение многих лет после инфицирования SARS-CoV-2. Есть данные о том, что терапия, направленная на блуждающий нерв, помогает лечить такие заболевания, как рассеянный склероз и ревматоидный артрит, что позволяет предположить, что воздействие на конкретные блуждающие нейроны, которые передают иммунные сигналы, может сработать и у людей, считает Цзинь. Но, предупреждает он, "предстоит проделать огромную работу, чтобы перейти от одного к другому".
Помимо нейронной сети, выявленной в ходе исследования, могут существовать и другие пути, по которым организм передает иммунные сигналы в мозг, отмечает Стивен Либерлес, нейробиолог из Гарвардской медицинской школы. Более того, точные механизмы, с помощью которых мозг посылает сигналы обратно иммунной системе, чтобы регулировать воспаление, остаются невыясненными. "Мы только нащупали основу", - говорит он. "Нам предстоит понять свод правил взаимодействия мозга и иммунной системы".
