Бактерии кишечника заставляют клетки мозга бороться с воспалением
Недавно открытый тип клеток мозга борется с воспалением, когда бактерии кишечника отправляют им сигналы. Это открытие — исследования на животных — может привести к разработке пробиотиков, которые помогают уменьшить воспаление у людей с неврологическими расстройствами, такими как рассеянный склероз.
Звездообразные клетки головного мозга, называемые астроцитами, выполняют в мозгу широкий спектр поддерживающих функций. К ним относятся обеспечение нервных клеток питательными веществами и регулирование развития клеток.
Однако при нарушении функции астроцитов они могут способствовать воспалению и нейродегенерации.
Исследования показывают, что дефектные астроциты участвуют в ряде нейродегенеративных заболеваний, включая болезни Альцгеймера и Паркинсона.
Новое исследование на мышах показало, что ранее неизвестный тип астроцитов на самом деле защищает от воспаления. Что еще более удивительно, клетка усиливает свою противовоспалительную активность, когда бактерии кишечника отправляют им молекулярный сигнал.
«За прошедшие годы многие лаборатории, в том числе моя, определили важную роль астроцитов в развитии неврологических заболеваний», — говорит доктор Франсиско Кинтана из Центра неврологических заболеваний Энн Ромни в Бригаме и женской больнице в Бостоне, Массачусетс. Доктор Кинтана — старший автор нового исследования.
Он говорит, что это первый известный случай, когда астроциты предотвращают воспаление.
«Причина, по которой мы не видели этого раньше, заключалась в том, что мы изучали эти клетки, как если бы они были однородными или одним типом клеток», — объясняет доктор Кинтана. «Но теперь мы наконец можем увидеть различия между этими ячейками».
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Бактерии кишечника и противовоспалительные астроциты
Ученые открыли новый тип астроцитов, используя молекулярные инструменты для определения активности генов и белков, которые они производят или «экспрессируют».
Уникально, что рассматриваемые астроциты экспрессируют два белка, названные LAMP1 и TRAIL. Поэтому исследователи называют их LAMP1 + TRAIL + астроцитами. Они находятся рядом с мозговыми оболочками, защитными оболочками, покрывающими головной и спинной мозг.
По словам исследователей, этот тип астроцитов ограничивает воспаление в головном мозге, экспрессируя белок TRAIL. Когда TRAIL связывается с рецепторами смерти в мембранах иммунных клеток, которые способствуют воспалению, это вызывает самоуничтожение клеток.
Дальнейшие исследования показали, что иммунная сигнальная молекула, называемая гамма-интерфероном, побуждает астроциты LAMP1 + TRAIL + продуцировать TRAIL и, следовательно, контролировать воспаление.
Иммунные клетки, известные как естественные клетки-киллеры, которые могут уничтожать раковые клетки и клетки, инфицированные вирусами, вырабатывают гамма-интерферон. Проследив еще дальше, ученые обнаружили, что микробиом кишечника побуждает естественные клетки-киллеры вырабатывать гамма-интерферон.
Активированные клетки попадают через кровоток в мозговые оболочки, где они помогают уменьшить воспаление.
Микробиом кишечника
Становится ясно, что сообщество микроорганизмов, населяющих наш кишечник, известное как микробиом кишечника, играет важную роль во многих заболеваниях.
В предыдущем исследовании лаборатория доктора Кинтаны определила единственный другой тип астроцитов, который, как известно, регулируется микробиомом кишечника, но почти наверняка есть и другие.
«Нам повезло, что мы возглавляем работу по выявлению различных подмножеств астроцитов и механизмов, которые ими управляют. У нас есть список других популяций астроцитов, и мы работаем, чтобы посмотреть, как кишечная флора может их контролировать».
— Доктор Франсиско Кинтана
Понимание того, что движет противовоспалительной способностью астроцитов LAMP1 + TRAIL +, может позволить исследователям разработать новые методы лечения неврологических заболеваний, таких как рассеянный склероз, в которых играет роль воспаление.
Команда уже исследует виды пробиотиков, которые могут регулировать противовоспалительную активность астроцитов.
Воспаление — важнейший инструмент иммунного ответа организма на инфекции и опухолевые клетки. Это становится проблемой только тогда, когда ситуация выходит из-под контроля.
Недавняя работа доктора Кинтаны и его коллег предполагает, что определенные опухоли головного мозга могут использовать путь, который они определили в текущем исследовании, чтобы избежать воспалительной защиты мозга.
Таким образом, ученые также ищут способы заблокировать эту стратегию, чтобы снова сделать раковые клетки уязвимыми для воспаления.
Следует подчеркнуть, что пока их работа с астроцитами и воспалением остается на ранней стадии, уделяя особое внимание животным моделям болезней человека.
