Форма памяти, которая может контролировать иммунные реакции за пределами центральной нервной системы.
В то время как головной и спинной мозг имеют свой собственный отряд специализированных иммунных клеток, периферическая иммунная система вооружена большим батальоном белков, клеток и даже целых органов, таких как селезенка, которые защищают от патогенов. За последнее десятилетие исследователи добились большого прогресса в понимании того, как периферическая иммунная система влияет на нейронную активность: как иммунные сигналы, возникающие за пределами центральной нервной системы, могут влиять на когнитивные процессы, социальное поведение, нейродегенерацию и многое другое.
На самом деле, они узнали, что иммунные клетки с периферии регулярно патрулируют ЦНС и поддерживают ее функционирование. В новом исследовании ученые впервые показали, что мозг не только запоминает людей, места, запахи и так далее, но и хранит то, что они называют "следами памяти" о прошлых инфекциях организма. Активации тех же клеток мозга, которые кодируют эту информацию, достаточно, чтобы быстро мобилизовать периферическую иммунную систему для защиты подверженных риску тканей.
В некотором смысле это не является неожиданностью. Очевидно, что периферическая иммунная система способна сохранять информацию о прошлых инфекциях для борьбы с будущими - иначе вакцины не работали бы. Но Ася Роллс, нейроиммунолог из Израильского технологического института и старший автор статьи, говорит, что исследование расширяет концепцию классической иммунологической памяти. Сначала она была потрясена тем, что мозг может хранить следы иммунной активности и использовать их для запуска такой точной реакции. "Я была просто поражена", - говорит она.
Группа Роллс сосредоточилась на области мозга, называемой инсулярным кортексом (островковая доля, lobus insularis), который чувствует внутреннее состояние организма через висцеральные сигналы, такие как температура, боль, голод и - как предположили исследователи - возможно, иммунная активность. Они изучали линии мышей с колитом, и использовали флуоресцентные маркеры, чтобы делать снимки групп клеток мозга в инсулярной коре, которые активизировались во время инфекции.
После того как инфекция и иммунный ответ ослабли, исследователи ввели мышам препарат, который искусственно активизировал те же группы клеток мозга. Они были ошеломлены увиденным: после реактивации инсулярный кортекс дал указание иммунной системе начать целенаправленный ответ в кишечнике в месте первоначального воспаления - несмотря на то, что к тому времени не было ни инфекции, ни повреждения тканей, ни инициированного патогеном местного воспаления. Мозг сохранил своего рода память об инфекции и был готов вновь начать борьбу. "Этот результат нас просто поразил, потому что мы его не ожидали", - говорит Роллс. "Это был, я думаю, наш "ничего себе!" момент".
Повторение экспериментов на мышах с инфекциями брюшной полости дало аналогичные результаты. Но до сих пор было неясно, как инсулярный кортекс коммуницирует с органами, чтобы стимулировать иммунный ответ. Чтобы начать отвечать на этот вопрос, исследователи использовали флуоресцентный трекер, чтобы составить карту нервных связей, которые позволяют мозгу обмениваться сообщениями с кишечником и брюшной полостью. Однако Роллс подозревает, что этот путь - лишь одна из линий связи. Она говорит, что инсулярный кортекс может также посылать сигналы в тканевые оболочки органов или регулировать уровень гормонов, чтобы помочь реактивировать иммунную реакцию.
Хотя, скорее всего, в игре участвуют и другие области мозга, инсулярная кора была правильным местом для старта исследования, говорит Кевин Трейси, президент Института медицинских исследований Файнштейна и нейрохирург, который не принимал участия в исследовании. В 1990-х годах Трейси показал, что определенный нерв, соединенный со стволом мозга, может общаться с периферическими иммунными клетками и сдерживать иммунный ответ до того, как он нанесет вред организму. Это явление, известное сегодня как воспалительный рефлекс, стало первым доказательством того, что нейронные цепи могут управлять периферической иммунной системой. И сейчас он используется для лечения аутоиммунных заболеваний, таких как ревматоидный артрит.
Новое исследование предоставляет "неопровержимые" доказательства того, что центральная нервная система может контролировать периферическую иммунную систему, говорит Трейси.
"Это невероятно важное достижение в области неврологии и иммунологии".
Подобно тому, как исследователи проследили сенсорную и моторную обработку информации до определенных областей мозга, Трейси подозревает, что подобная неврологическая "карта" иммунологической информации также существует. Новое исследование, по его словам, является первым прямым доказательством существования такой карты. "Будет очень интересно посмотреть, что будет дальше", - добавляет он.
Лаборатория Роллс уже приступила к разработке клинических испытаний для лечения хронического воспаления кишечника на основе выводов ее группы. Многие кишечные расстройства, такие как воспалительные заболевания кишечника, провоцируются стрессом или сильными эмоциями. Исследователи полагают, что это вызывает неправильную работу нейронов в инсулярном кортексе головного мозга, реактивируя иммунологическую память и вызывая ошибочный иммунный ответ.
Они смогли успешно облегчить колит у мышей, просто снизив активацию инсулярного кортекса, и подозревают, что если поместить пациентов в аппарат функциональной магнитно-резонансной томографии и научить их сознательно снижать активность в этой области, то воспаление кишечника можно будет снять с меньшей зависимостью от лекарственных препаратов. Позволить мозгу самостоятельно управлять этим, объясняет Роллс, было бы наиболее сбалансированным и персонализированным результатом, о котором могла бы мечтать ее лаборатория.
