Ο εγκέφαλος μπορεί να ανακαλέσει και να ξαναξυπνήσει τις προηγούμενες ανοσολογικές αντιδράσεις
Τα σκυλιά που ακούνε συνήθως ένα κουδούνι την ώρα του φαγητού γίνονται κλασικά προετοιμασμένα να σιελούν με το κουδούνισμα, όπως έδειξε ο φυσιολόγος Ivan Pavlov τη δεκαετία του 1890:Ο εγκέφαλός τους μαθαίνει να συνδέει το κουδούνι με την τροφή και δίνει οδηγίες στους σιελογόνους αδένες να ανταποκρίνονται ανάλογα.
Περισσότερο από έναν αιώνα αργότερα, σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε σήμερα στο Cell , η νευροανοσολόγος Asya Rolls έδειξε ότι ένα παρόμοιο είδος προετοιμασίας επεκτείνεται και στις ανοσολογικές αποκρίσεις. Χρησιμοποιώντας προηγμένα γενετικά εργαλεία σε ποντίκια, η ομάδα της στο Technion στη Χάιφα του Ισραήλ, εντόπισε εγκεφαλικούς νευρώνες που δραστηριοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια της πειραματικά προκληθείσας φλεγμονής στην κοιλιά. Αργότερα, οι ερευνητές έδειξαν ότι η επαναδιέγερση αυτών των νευρώνων θα μπορούσε να προκαλέσει ξανά τους ίδιους τύπους φλεγμονής.
«Πρόκειται για μια εξαιρετική δουλειά», δήλωσε ο Kevin Tracey, νευροχειρουργός και πρόεδρος των Ινστιτούτων Ιατρικής Έρευνας Feinstein στο Manhasset της Νέας Υόρκης. «Διαπιστώνει ότι η κλασική έννοια της ανοσολογικής μνήμης μπορεί να αναπαρασταθεί στους νευρώνες». Άλλοι πριν από τη Rolls πρότειναν ότι ο εγκέφαλος μπορούσε να θυμηθεί και να ανακτήσει τις ανοσολογικές αποκρίσεις, είπε, αλλά «το απέδειξε».
Ο Ruslan Medzhitov, ανοσολόγος στην Ιατρική Σχολή Yale στο New Haven του Κονέκτικατ, θεωρεί τη νέα έρευνα «πολύ προκλητική». Αλλά σε αντίθεση με άλλες πρωτοποριακές μελέτες που ωθούν τα όρια και αμφισβητούν τις συμβατικές έννοιες, είπε ότι αυτή προκαλεί επίσης «τον τύπο αντίδρασης «Ω, έχει νόημα».
Δεκαετίες έρευνας και καθημερινής εμπειρίας προσφέρουν εντυπωσιακά παραδείγματα της αλληλεπίδρασης μεταξύ νου και σώματος. Την ώρα που ο Pavlov πειραματιζόταν με σκυλιά που έβαζαν τα σάλια, ο Αμερικανός γιατρός John Mackenzie παρακολούθησε έναν από τους ασθενείς του να εμφανίζει φαγούρα στο λαιμό και να δυσκολεύεται να αναπνεύσει βλέποντας ένα τεχνητό τριαντάφυλλο - υποδηλώνοντας ότι η αντίληψη ότι υπήρχε γύρη ήταν αρκετή για να προκαλέσει τα συμπτώματα αλλεργίας της. Στη δεκαετία του 1970, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ένα παρόμοιο φαινόμενο ενώ διεξήγαγαν πειράματα αποστροφής της γεύσης σε αρουραίους:Έδωσαν επανειλημμένα στα ζώα ένα ανοσοκατασταλτικό φάρμακο μαζί με το τεχνητό γλυκαντικό σακχαρίνη. τελικά, βρήκαν ότι μπορούσαν να καταστείλουν την ανοσολογική δραστηριότητα των ζώων μόνο με σακχαρίνη. Πολλοί από εμάς μπορούμε να θυμηθούμε στιγμές που το άρωμα ενός φαγητού που κάποτε μας αρρώστησε θα μπορούσε να προκαλέσει εκ νέου ναυτία.
Αλλά ο μηχανισμός που ευθύνεται για αυτές τις ψυχοσωματικές αντιδράσεις ήταν πάντα σκιώδης. Τέτοιες εμπειρίες «δεν μπορούν να καθοδηγηθούν από την ανοσολογική μνήμη όπως τη γνωρίζουμε», είπε ο Ρολς. Μάλλον, φαίνεται ότι αυτές οι ανοσολογικές αποκρίσεις ξεκινούν από τον εγκέφαλο, είπε. "Κάπως έτσι, υπάρχουν αυτές οι σκέψεις που ξεκινούν πραγματικές φυσιολογικές διεργασίες."
Τα τελευταία χρόνια το εργαστήριο της Rolls έχει αρχίσει να εξετάζει πώς οι σκέψεις και τα συναισθήματα θα μπορούσαν να επηρεάσουν τη σωματική υγεία. Το 2018, αυτή και οι συνάδελφοί της ανέφεραν ότι η διέγερση των νευρώνων στα κέντρα ευχαρίστησης του εγκεφάλου σε ποντίκια απενεργοποίησε ένα υποσύνολο ανοσοκυττάρων που καταστέλλουν την άμυνα του σώματος. η ανάπτυξη του όγκου επιβραδύνθηκε σε αυτά τα ζώα. Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε τον Μάιο, η ομάδα της διαπίστωσε ότι η ενεργοποίηση συγκεκριμένων νεύρων στο κόλον εμπόδιζε τα κύτταρα του ανοσοποιητικού στο αίμα να εισέλθουν στον ιστό — προσφέροντας έναν μηχανισμό για τον έλεγχο του εγκεφάλου της τοπικής φλεγμονής.
Δεδομένου ότι αυτές οι ομάδες νευρώνων ρύθμιζαν την ανοσολογική δραστηριότητα με τέτοια ακρίβεια, ο Rolls δεν μπορούσε να φανταστεί ότι ο εγκέφαλος θα έλεγχε ένα σύστημα χωρίς να γνωρίζει την κατάστασή του. «Θέλαμε λοιπόν να δούμε πώς ο εγκέφαλος αντιπροσωπεύει την κατάσταση του ανοσοποιητικού συστήματος», είπε.
Η ομάδα της εστίασε στον νησιωτικό φλοιό, μια δομή βαθιά μέσα στον εγκέφαλο που επεξεργάζεται τον πόνο, τα συναισθήματα και τις εσωτερικές φυσικές αισθήσεις του σώματος. «Θα ήταν απολύτως λογικό το ανοσοποιητικό σύστημα να είναι μέρος αυτής της αλληλοσυλληπτικής πληροφορίας», είπε ο Rolls.
Για να μάθουν αν αυτό ήταν αλήθεια, οι ερευνητές έριξαν μια χημική ουσία στο πόσιμο νερό ποντικών εργαστηρίου για να τους δώσουν μια εβδομαδιαία περίοδο κολίτιδας. Η χημική ουσία διέκοψε την εσωτερική επένδυση του παχέος εντέρου και προκάλεσε μια ορμή ανοσοκυττάρων στη βλάβη, η οποία στη συνέχεια ξέφυγε επιβλαβώς εκτός ελέγχου. Μια γενετική τροποποίηση στα ποντίκια επέτρεψε στη Rolls και την ομάδα της να επισημάνουν με φθορισμό τους νευρώνες που δραστηριοποιούνται την ημέρα που κορυφώθηκε η φλεγμονή, φωτίζοντας τα κύτταρα στη νησίδα. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν ένα δεύτερο γενετικό εργαλείο για να κάνουν κάτι πιο ισχυρό:Τοποθέτησαν έναν μοριακό διακόπτη on/off στα ενεργοποιημένα κύτταρα της νησίδας.
Τότε η Ρολς και οι συνεργάτες της περίμεναν. Αρκετές εβδομάδες αφότου υποχώρησε η κολίτιδα και τα ποντίκια ανάρρωσαν, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τον διακόπτη on/off για να επανενεργοποιήσουν τους νευρώνες - και προκάλεσαν παρόμοια φλεγμονώδη απόκριση στο κόλον. Είδαν παρόμοια αποτελέσματα σε ποντίκια που είχαν προκληθεί να αναπτύξουν μια διαφορετική φλεγμονώδη νόσο, την περιτονίτιδα, στην επένδυση της κοιλιάς.
Οι ανοσοαποκρίσεις που πυροδοτήθηκαν από τη νευρική διέγερση «θύμιζαν την αρχική» κατάσταση της νόσου, είπε ο Rolls. Οι ομοιότητες επεκτάθηκαν και στο μοριακό επίπεδο:Στα ποντίκια με επαγόμενη περιτονίτιδα, τα λευκά αιμοσφαίρια που έφεραν μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη υποδοχέα έγιναν πιο άφθονα στην κοιλιακή επένδυση τόσο κατά τη διάρκεια της αρχικής φλεγμονής όσο και της φλεγμονής που προκλήθηκε αργότερα.
Οι ερευνητές παρατήρησαν επίσης το αντίθετο αποτέλεσμα:Όταν αντίθετα ανέστειλαν το αρχικό σύνολο ενεργοποιημένων νευρώνων, τα συμπτώματα της νόσου των ζώων δεν ήταν τόσο σοβαρά. Αυτό υποδηλώνει ότι ακόμη και κατά τη διάρκεια της φλεγμονής που προκαλείται από χημικά, τα σήματα από τον εγκέφαλο μπορεί να βοηθούν στον προσδιορισμό της σοβαρότητάς της.
Σε ένα σύνολο πειραμάτων χαρτογράφησης νεύρων, η ομάδα διαπίστωσε ότι οι νευρώνες της νήσου που άρχισαν να δρουν κατά τη διάρκεια της αρχικής φλεγμονής «έχουν έναν τρόπο να μεταδώσουν ένα μήνυμα μέχρι το κόλον», είπε ο Rolls.
Κατά την άποψη της Tracey, η νέα έρευνα δείχνει «δεν μπορείτε να διαχωρίσετε την κατάσταση της δραστηριότητας του νευρώνα από την κατάσταση της δραστηριότητας του ανοσοποιητικού συστήματος. Είναι αμφίδρομος."
Το 2002, ο Tracey και οι συνεργάτες του άνοιξαν έδαφος σε αυτόν τον τομέα με την ανακάλυψή τους ότι ο εγκέφαλος μπορεί να στείλει αντιφλεγμονώδη σήματα σε άλλα μέρη του σώματος μέσω του πνευμονογαστρικού νεύρου. Αυτή η γραμμή έρευνας έχει προχωρήσει στο σημείο όπου αναπτύσσονται και μελετώνται βιοηλεκτρονικές συσκευές για τον έλεγχο της φλεγμονής στη ρευματοειδή αρθρίτιδα, την πνευμονική υπέρταση και άλλες ασθένειες.
Σε αντίθεση με το πνευμονογαστρικό νευρικό σύστημα, ωστόσο, οι νευρώνες της νήσου στον μηχανισμό του Rolls αντιλαμβάνονται τη φλεγμονή, θυμούνται αυτή την ανοσολογική κατάσταση και μπορούν να την επανενεργοποιήσουν - μια συμπεριφορά που μοιάζει περισσότερο με την προετοιμασία του Παβλόβιου παρά με μια αρνητική απάντηση ανάδρασης, είπε ο Medzhitov. Η Tracey το σκέφτεται ως εξής:Το πνευμονογαστρικό νεύρο είναι σαν γραμμή φρένου σε ένα αυτοκίνητο. Η μελέτη του Rolls δείχνει ότι «υπάρχει ένας οδηγός», είπε. "Υπάρχει κάποιος που αποφασίζει αν θα πατήσει το φρένο ή το πεντάλ του γκαζιού."
Ωστόσο, όπως σημείωσαν η Rolls και οι συνεργάτες της στην εργασία τους, δεν μπορούν ακόμη να πουν εάν η «μνήμη» των νευρώνων της νησιωτικής φλεγμονής περιγράφει κατά κάποιο τρόπο την ίδια την ανοσολογική απόκριση ή αν είναι αντίθετα μια καταγραφή των αισθήσεων από τους φλεγμονώδεις ιστούς του σώματος. — στην πραγματικότητα, η ανάμνηση του πώς ένιωθα να είσαι άρρωστος με αυτή τη φλεγμονή. Δεν μπορούν επίσης να αποκλείσουν ότι και άλλα μέρη του εγκεφάλου θα μπορούσαν να εμπλέκονται στην ανάμνηση της ανοσολογικής απόκρισης. Αυτό που δείχνει η μελέτη είναι ότι «αυτές οι πληροφορίες είναι κωδικοποιημένες, παρόλο που μπορεί να μην βιώνονται συνειδητά», είπε ο Medzhitov.
Η έρευνα θα μπορούσε να έχει εκτεταμένες επιπτώσεις. Περιγράφοντας ένα ανατομικό μονοπάτι που συνδέει «τη συναισθηματική σας κατάσταση με τη φλεγμονή στο παχύ έντερο», είπε ο Medzhitov, «αυτό, για μένα, είναι ίσως η καλύτερη διαθέσιμη επίδειξη για ψυχοσωματικό έλεγχο».
Τα νέα ευρήματα ανατρέπουν επίσης την κοινή άποψη του εγκεφάλου από πάνω προς τα κάτω. «Οι περισσότεροι άνθρωποι τείνουν να σκέφτονται:«Είμαστε τόσο έξυπνοι, αποφασίζουμε τι να κάνουμε» και μετά κάνουμε το σώμα μας να το κάνει», είπε η Tracey. «Αλλά δεν λειτουργεί έτσι το νευρικό σύστημα». Αντίθετα, ο εγκέφαλος λαμβάνει και συνθέτει πληροφορίες σχετικά με αλλαγές στο σώμα - μια μόλυνση, έναν πυρετό - και παρέχει μια απάντηση.
Η δουλειά του Rolls δείχνει ότι «ο εγκέφαλος είναι αχώριστος από το ανοσοποιητικό σύστημα», είπε η Tracey. "Πιστεύω ότι οι ανοσολόγοι και οι νευροεπιστήμονες και οι δύο θα ενθουσιαστούν και θα εκπλαγούν."
