Очередным заблуждением науки оказалась столетняя парадигма, что мозг и иммунная система полностью разобщены, и управляющий процессор организма надёжно укрыт от надзора иммунной системы гематоэнцефалическим барьером.
На протяжении целого века учёные были уверены в невозможности проникновения иммунных клеток за пределы этого рубежа в ткани мозга и, соответственно, выполнения там своих функций по защите от патогенов. Эта установка закрепилась в научном знании с 1920-х годов, когда в эксперименте после имплантации опухолевых клеток грызунам они были уничтожены развившимся иммунным ответом. Однако после введения непосредственно в мозг атипичные клетки выжили, что было расценено, как слабый или отсутствующий иммунный ответ. К подобным заключениям пришли и в 1940-х годах.
Учёный мир также был убеждён в отсутствии в мозге лимфодренажной системы, осуществляющей доставку и выведение иммунных молекул. Считалось, что в норме иммунная система не имеет доступа к нервной ткани, благодаря гематоэнцефалическому барьеру, ограничивающему мозг от остального организма. И только при патологии иммунные клетки выходят из-под контроля и, проходя через барьер, атакуют собственные ткани. Так объясняют механизм развития, к примеру, рассеянного склероза. Предполагалось, что иммунный надзор в мозге осуществляет собственная система защиты – микроглия, обладающая эксклюзивным правом защиты этого органа.
Мозг и иммунитет тесно связаны
На сегодняшний день был собран достаточный объём данных для того, чтобы рассматривать мозг и иммунитет, как тесно переплетённые и активно взаимодействующие друг с другом системы. Недавние открытия показали участие иммунных клеток, происходящих из разных тканей и играющих важнейшую роль как в здоровом, так и в патологически изменённом мозге.
Пересмотр воззрений на взаимодействие мозга и иммунной системы начался в конце 1990-х годов с работ команды Шварц, в которых было установлено, что после острого повреждения нервной ткани два типа иммунных клеток – Т-клетки и макрофаги защищают нейроны от повреждений и способствуют их восстановлению. И, конечно, эти результаты вызвали скептицизм и недоверие в учёном мире.
Однако за прошедший 30-летний период накопилось большое количество доказательств роли иммунных клеток в мозге, как в норме, так и при патологии. Целый ряд работ продемонстрировал, что, к примеру, у мышей при подавленной иммунной системе нейродегенеративные заболевания (боковой амиотрофический склероз и болезнь Альцгеймера) развивались быстрее, а при восстановлении иммунитета их прогресс замедлялся.
Тони Висс-Корей, нейроиммунолог из Стэнфордского университета считает, что при нейродегенеративных заболеваниях иммунная система повреждает нейроны, высвобождая молекулы, усиливающие воспаление и вызывающие гибель клеток. Другие исследователи предполагают, что Т-клетки и другие иммуноциты вместо этого обладают защитной функцией. Научной группой Шварц на мышиных моделях болезни Альцгеймера было установлено, что при усилении иммунного ответа происходит элиминация амилоидных бляшек (являющихся патологическим признаком этого заболевания) с последующим улучшением когнитивных функций.
Как происходит взаимодействие ?
В 2021 году Джонатан Кипнис, нейроиммунолог из Вашингтонского университета в Сент-Луисе обнаружил, что источником иммунных клеток также является и костный мозг черепной коробки. В случае повреждения ЦНС или при наличии патогена сигнальные молекулы, находящиеся в спинномозговой жидкости, передаются в костный мозг черепа, инициируя там синтез и высвобождение иммунокомпетентных клеток. Также была обнаружена сеть разветвляющихся по поверхности мозга каналов с огромным количеством иммунных клеток, образующая его собственную лимфатическую систему.
Одним из главных вопросов стало выяснение, как именно происходит кооперация мозга и иммунных клеток. Были найдены свидетельства их проникновения в мозг и прямого воздействия, однако большинство исследователей склоняется к выводу, что иммуноциты взаимодействуют, выделяя информационные молекулы – цитокины. Причём обнаружено не только их участие в регуляции иммунного ответа, но и в контроле поведенческих реакций.
К примеру, при развитии инфекционного процесса эти вещества способны вызывать такое «болезненное поведение», как увеличение длительности сна. Было установлено, что дефицит синтеза определённых цитокинов или отключение рецепторов к ним на нейронах приводит к изменениям в памяти, обучении и социальном поведении. Предполагается, что изменение цитокинового статуса служит патогенетическим звеном между системой иммунитета и нарушениями нервного развития. Глория Чой, нейроиммунолог из Массачусетского технологического института, повышая концентрации цитокинов у беременных мышей, обнаружила изменения в мозге и поведении мышат, присущие аутизму.
Обратная связь
Параллельно постепенно накапливались данные о взаимосвязи между нервной и иммунной системами, и уже в конце XX века стало понятно: взаимодействие между ними идёт в двух направлениях – не только иммунитет контролирует нервную ткань, но и мозг может координировать работу иммунной системы. В самом конце 1990-х Кевин Трейси, американский нейрохирург из штата Нью-Йорк, вводя противовоспалительный препарат в мозг, наблюдал уменьшение не только нейровоспаления у грызунов, перенёсших инсульт, но и воспалительных процессов в других органах. Но как только перерезался блуждающий нерв, эффект препарата тут же исчезал. В дальнейшем это привело к целому ряду новых работ и открытий взаимосвязи и взаимовлияния мозга и воспалительных процессов в организме.
Андреас Хабенихт, кардиолог из Университета Мюнхена обнаружил взаимодействие нервных волокон и иммуноцитов в стенках артерий, обеспечивающее регуляцию прогрессирования атеросклероза. В Израильском технологическом институте в Хайфе в экспериментах установили уменьшение рубцовой ткани у перенёсших инфаркт мышей после активации центра вознаграждения – вентральной области покрышки. Учёные из исследовательского Центра фонда Шампалимо в Лиссабоне зафиксировали совместную работу скопления иммунных и нейронных клеток по нахождению повреждений и запуску иммунных реакций в различных тканях. Команда из Университета Гарварда определила нейроны гипоталамуса, контролирующие развитие общих симптомов в ответ на инфекцию: гипертермию, озноб и потерю аппетита. На основании результатов этого исследования было сделано главное заключение: несмотря на традиционно сложившееся мнение от том, что симптомы заболевания вызваны вредом, который организму наносят бактерии или вирусы, активация соответствующих нейронов вызывает симптомы недомогания и без патогенов.
Механизмы регуляции
В мозге над гипоталамусом находится островковая доля (инсула), структура, участвующая в обработке эмоций и ощущений. Клетки этой зоны сохраняют воспоминания о прошлых эпизодах воспаления. В случае их прямой стимуляции мозг по новой активирует уже стандартный иммунный ответ. Таким образом, воспалительные реакции могут запускаться и при отсутствии первоначального триггера. Например, при синдроме раздражённого кишечника приступы заболевания возникают под влиянием негативных психологических состояний.
Было обнаружено два патогенетических пути. Первый путь берёт начало в моторной коре головного мозга и направляет иммунные клетки к месту травмы или очагу инфекции. Второй – начинается в гипоталамусе – ключевом органе реагирования во время стресса – в результате его активации уменьшается количество циркулирующих в крови иммунных клеток.
Одновременно с лабораторными экспериментами проводились и клинические исследования по изучению взаимосвязи между мозгом и воспалением. В Израиле в 1989 году были получены данные, что у женщин с раком молочной железы, дополнительно практиковавших медитацию и поддерживающую групповую терапию, выживаемость была выше, чем в группе, получавших только стандартное лечение. В ряде последующих исследований также была подтверждена связь между показателем выживаемости и психическим состоянием онкопациентов.
Дальнейшие перспективы
Учёные используют метод нейрообратной связи, при котором испытуемые учатся наблюдать и контролировать активность своего мозга на фМРТ. Целью экспериментов служит установление способности активации системы вознаграждения в мозге перед вакцинацией для усиления иммунного ответа. В США начаты испытания стимуляторов, имплантируемых в область шеи в блуждающий нерв для лечения аутоиммунных заболеваниях: болезни Крона и рассеянного склероза. В Европе клиницисты уже получили результаты, подтверждающие уменьшение тяжести ревматоидного артрита при использовании подобных устройств. Для управления уровнем стресса людей и отслеживания изменений иммунного ответа успешно используются системы виртуальной реальности.
Таков научный прогресс в этом направлении за прошедшие 100 лет. А начиналось всё с на тот момент необъяснимого экспериментального наблюдения, в котором после перерезания нервов, ответственных за иннервацию кожи, отмечалось уменьшение признаков воспалительного процесса.
Платформа Дзен по определённым причинам меняет алгоритмы показов. Если вы уверены, что подписаны на канал рекомендуется проверить это в связи с возможной автоматической отпиской.
Также материалы теме «Загадки биологии и медицины»:
