Μια κερκόπορτα επιτρέπει στο ανοσοποιητικό σύστημα να παρακολουθεί τον εγκέφαλο
Πριν από εκατό χρόνια, ο Ιάπωνας επιστήμονας Y. Shirai δημοσίευσε ένα μυστηριώδες εύρημα:Όταν ο Shirai μεταμόσχευσε ιστό όγκου στο σώμα ενός ποντικιού, ο ιστός καταστράφηκε από το ανοσοποιητικό του σύστημα. Αλλά όταν οι όγκοι εμβολιάστηκαν σε διάφορα σημεία στον εγκέφαλο του ποντικιού, μεγάλωσαν. Οι όγκοι φαινόταν να μπορούν να κρύβονται με ασφάλεια στον εγκέφαλο, ξεφεύγοντας από την προσοχή του ανοσοποιητικού συστήματος. Σύντομα συσσωρεύτηκαν παρόμοια αποτελέσματα και η επιστημονική συναίνεση αποδέχτηκε ότι ο εγκέφαλος έχει «ανοσοποιητικό προνόμιο» — ένα είδος διαχωρισμού από το ανοσοποιητικό σύστημα.
Αυτή η ιδέα είχε κάποιο νόημα. Τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος, κατά την καταπολέμηση των λοιμώξεων, μπορούν να βλάψουν ή να καταστρέψουν τον υγιή ιστό. Η προστασία των νευρώνων από αυτή τη βλάβη είναι πιο σημαντική από την προστασία κυττάρων όπως αυτά στο ήπαρ ή το δέρμα, επειδή οι νευρώνες συνήθως δεν μπορούν να αναγεννηθούν. «Αν πεθάνουν, πεθαίνουν», είπε ο Justin Rustenhoven, ανοσολόγος στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο Σεντ Λούις. "Έχουμε πολύ κακή ικανότητα να τα αντικαταστήσουμε."
Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, ωστόσο, η ιδέα του ανοσοποιητικού προνομίου έχει μαραζώσει ενόψει των αυξανόμενων ενδείξεων ότι ο εγκέφαλος και το ανοσοποιητικό σύστημα όντως αλληλεπιδρούν. Οι ερευνητές παρακολούθησαν κύτταρα του ανοσοποιητικού που διέρχονται από την κυκλοφορία του αίματος στο νευρικό σύστημα σε ζώα με εγκεφαλική νόσο, για παράδειγμα, και παρατήρησαν γνωστικά ελλείμματα σε ποντίκια που δεν έχουν ορισμένα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος.
Τώρα, ο Rustenhoven και οι συνεργάτες του έχουν εντοπίσει πώς η εξέλιξη επιτυγχάνει μια πράξη εξισορρόπησης, περιορίζοντας τους κινδύνους των ανοσολογικών αποκρίσεων στο κεντρικό νευρικό σύστημα, παρέχοντας παράλληλα προστασία από ασθένειες. Οι ερευνητές ανέφεραν πρόσφατα στο περιοδικό Cell ότι το ανοσοποιητικό σύστημα λειτουργεί από απόσταση για να επιθεωρεί συνεχώς τον εγκέφαλο για σημάδια προβλήματος. Τα κύτταρα του ανοσοποιητικού, αντί να μένουν στο σπίτι σε όλο τον ίδιο τον εγκέφαλο, περιπολούν στο περιθώριο μέχρι να εντοπίσουν μια απειλή.
«Υπάρχει ανοσολογική επιτήρηση του εγκεφάλου. Είναι απολύτως φυσιολογικό, όπως σε οποιονδήποτε άλλο ιστό», είπε ένας συν-συγγραφέας, ο Jonathan Kipnis, στο εργαστήριο του οποίου στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον πραγματοποιήθηκε η έρευνα. "Η μόνη εξαίρεση είναι ότι αντί να συμβεί αυτό μέσα στον ιστό, ο εγκέφαλος ώθησε όλη την ανοσολογική του δραστηριότητα στα όριά του."
Χρησιμοποιώντας διάφορα είδη απεικόνισης και εντοπισμού, οι ερευνητές παρακολούθησαν την κυτταρική χορογραφία που συνθέτει αυτό το σύστημα επιτήρησης. Είδαν ότι αντιγόνα - ξένες ουσίες, όπως κομμάτια παθογόνων - ξεπλύθηκαν από τον εγκέφαλο σε μια ροή εγκεφαλονωτιαίου υγρού. Αυτό το υγρό διέρρευσε μέσω ενός δικτύου αγγείων που εντόπισε το εργαστήριο του Kipnis πριν από μερικά χρόνια και παρέσυρε τα αντιγόνα έτσι ώστε να συσσωρευτούν στο πίσω μέρος του εγκεφάλου. Εδώ, στην περιοχή γύρω από τους σκληρούς κόλπους - κανάλια στα όρια του εγκεφάλου που αποστραγγίζουν υγρό προς το σώμα - τα αντιγόνα ήρθαν σε στενή γειτνίαση με τα κύτταρα του ανοσοποιητικού. "Τα πάντα είναι πραγματικά συγκεντρωμένα σε αυτόν τον συγκεκριμένο ιστότοπο", είπε ο Rustenhoven.
Αυτά τα αγγεία που καμπυλώνονται γύρω από το πίσω μέρος του εγκεφάλου αποδείχθηκαν ένα κέντρο δραστηριότητας του ανοσοποιητικού συστήματος. Οι ερευνητές παρακολούθησαν αντιγόνα και άλλες ουσίες που διασχίζουν το αραχνοειδές φράγμα, ένα εμπόδιο που είναι γνωστό για την αδιαπερατότητά του αλλά το οποίο, όπως ανακάλυψαν, διαρρέει σε αυτή τη συγκεκριμένη περιοχή. Τα ανοσοκύτταρα περιμένουν εκεί. Όταν αυτά τα κύτταρα βρίσκουν ένα ανησυχητικό αντιγόνο, όπως αυτό που υποδηλώνει ασθένεια, ξεκινούν μια αλυσιδωτή αντίδραση που δημιουργεί μια ανοσολογική απόκριση.
«Αυτό αμφισβητεί το δόγμα που ίσχυε στο παρελθόν», είπε η Samantha Dando, λέκτορας κλινικής μικροβιολογίας στο Queensland Institute of Technology στην Αυστραλία. Το εργαστήριο του Kipnis απέχει πολύ από το πρώτο που αμφισβητεί τα προνόμια του ανοσοποιητικού συστήματος, αλλά ο Dando είπε ότι το νέο έγγραφο προχώρησε πολύ περισσότερο παρουσιάζοντας πώς το ανοσοποιητικό σύστημα παρακολουθεί πραγματικά τον εγκέφαλο. Η εργασία έχει συμπληρώσει ένα μακροχρόνιο κενό γνώσης στον τομέα, είπε.
Η αρχική ιδέα του ανοσοποιητικού προνομίου δεν ήταν εντελώς αβάσιμη, είπε ο Michal Schwartz, καθηγητής νευροανοσολογίας στο Ινστιτούτο Επιστημών Weizmann στο Ισραήλ. Ο ορισμός του όρου απλώς χρειαζόταν αναθεώρηση. Το ανοσοποιητικό σύστημα χειρίζεται τον εγκέφαλο διαφορετικά από άλλους ιστούς, αλλά εξακολουθεί να τον παρακολουθεί.
Τώρα που γνωρίζουμε ότι ο εγκέφαλος δεν είναι εντελώς απομονωμένος από το ανοσοποιητικό σύστημα, προκύπτουν νέα ερωτήματα, είπε ο Schwartz. Οι νευρολογικές ασθένειες μπορεί να προκαλούνται από δυσλειτουργίες στην επικοινωνία μεταξύ του εγκεφάλου και του ανοσοποιητικού συστήματος, παρά από προβλήματα εντός του εγκεφάλου. Σύμφωνα με τον Rustenhoven, οι σκληροί κόλποι προσφέρουν τόσο μια θέση για τη μελέτη ασθενειών όπως η σκλήρυνση κατά πλάκας ή ακόμα και η νόσος του Αλτσχάιμερ και ένας πιθανός στόχος για θεραπείες.
Δηλαδή, αν όλα αυτά ισχύουν στους ανθρώπους. Όπως ο Shirai και πολλοί ερευνητές νευροανοσολογίας, η ομάδα του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον έκανε τα πειράματά της σε ποντίκια. Αλλά οι ερευνητές επιβεβαίωσαν αρκετά από τα βασικά ευρήματά τους σε μεταθανάτιο ανθρώπινο ιστό. Και παρατήρησαν ότι η δομή που διοχετεύει το εγκεφαλονωτιαίο υγρό έξω από τον εγκέφαλο στους ανθρώπους είναι πολύ παρόμοια με τη δομή στα ποντίκια. Ο Scott Mueller, μικροβιολόγος και ανοσολόγος στο Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης, συμφώνησε ότι οι κινήσεις και οι ρόλοι των τύπων ανοσοκυττάρων γενικά ευθυγραμμίζονται στα δύο θηλαστικά.
Τα νέα ευρήματα βοηθούν να διευκρινιστεί μια λεπτομέρεια της μελέτης του Shirai με ποντίκια το 1921 που δεν ταίριαζε ποτέ με την αφελή ιδέα του ανοσοποιητικού προνομίου. Ο Shirai διαπίστωσε ότι οι όγκοι επιβίωσαν και αναπτύχθηκαν όταν εμφυτεύτηκαν σε ορισμένες θέσεις στον εγκέφαλο ποντικών. Αλλά όταν ο Shirai τοποθέτησε όγκους ακριβώς δίπλα στις κοιλίες - που τώρα είναι γνωστό ότι είναι οι τοποθεσίες όπου ο εγκέφαλος παράγει το υγρό που σαρώνει τα αντιγόνα στα κύτταρα του ανοσοποιητικού - οι όγκοι δεν επέζησαν. Η νέα μελέτη βοηθά να εξηγηθεί γιατί:Οι όγκοι κοντά στις κοιλίες έριξαν πολλά αντιγόνα στις άκρες του εγκεφάλου, γεγονός που προκάλεσε ισχυρή ανοσολογική απόκριση. Οι πιο απομακρυσμένοι όγκοι έπλυναν λιγότερα αντιγόνα, γεγονός που προκάλεσε μια ασθενή ανοσολογική απόκριση, την οποία ο όγκος μπορούσε να ξεπεράσει.
Με άλλα λόγια, η επιτήρηση του εγκεφάλου από το ανοσοποιητικό σύστημα είναι λίγο κηλιδωτή - ένα μειονέκτημα της πράξης εξισορρόπησης που έχει επιτύχει η εξέλιξη. "Ίσως αυτός είναι ένας απαραίτητος συμβιβασμός", είπε ο Rustenhoven.
