Ученые выяснили, как мозг управляет иммунитетом

Ученые из Университета Тафтса в сотрудничестве с коллегами из Гарвардского и Флоридского университетов экспериментально изучили связь между иммунной системой и мозгом эмбрионов лягушки.

Функция иммунных клеток является врожденной. Они немедленно реагируют на инфекцию и не требуют обучения или выработки специальных антител. Однако, как выяснили исследователи, эти клетки нуждаются в сигналах мозговых нейротрансмиттеров, которые направляют их к месту заражения и побуждают инициировать ответ.

Наблюдая за эмбрионами лягушки, которые продолжали развиваться после того, как у них удалили мозг, ученые обнаружили, что у эмбрионов без мозга иммунные клетки не концентрируются в месте повреждения или инфекции, а активируются беспорядочно, что приводит к быстрому распространению заражения. У лягушек с нормальным мозгом, наоборот, все иммунные клетки сразу направлялись к месту повреждения, чтобы преодолеть бактериальную угрозу.

«Мы обнаружили, что макрофаги — врожденные клетки иммунной системы, которые должны уничтожать бактерии, уменьшая бремя инфекции, не мигрируют должным образом в случае отсутствия мозга, — приводятся в пресс-релизе Университета Тафтса слова руководителя исследования, профессора биологии Майкла Левина (Michael Levin). — Без мозга и его нейротрансмиттерных сигналов экспрессия генов и активность врожденной иммунной системы нарушаются, что приводит к повышенной восприимчивости к бактериальным патогенам».

Аналогичная картина наблюдалась и при травмах. Миелоидные клетки — макрофаги, нейтрофилы и другие, считающиеся основой врожденного иммунитета, в эмбрионах с нормальным мозгом накапливались в месте повреждения, что способствовало заживлению. У эмбрионов без головного мозга миелоидные клетки имели тенденцию группироваться вокруг аномальных, дезорганизованных периферических нервных сетей, формирующихся как побочный продукт при отсутствии мозга.

Изучение сбоя в генетической экспрессии указало на снижение у эмбрионов без головного мозга нейротрансмиттера дофамина — сигнального химического вещества, используемого в мозге для обучения и мотивации. В результате, у эмбрионов, лишенных мозга, отсутствовал эффект кворума иммунных клеток в месте заражения. Таким образом, ученые выяснили, что дофамин играет важную роль в активации и направлении миграции иммунных клеток на ранних стадиях инфекции.

«Наши результаты демонстрируют наличие глубокой взаимосвязи в оси бактерия-мозг-тело. Уже ранний мозг эмбриона способен «чувствовать» патогенные бактерии и разрабатывать ответные меры, направленные на борьбу с клеточными и молекулярными последствиями инфекции», — говорит Селия Эррера-Ринкон (Celia Herrera-Rincon), первый автор исследования, сотрудник Исследовательского центра Аллена при Университете Тафтса.