Jak „pamięć immunologiczna” mózgu może prowadzić do choroby Alzheimera
Nowe badanie pokazuje, że mikroglej, czyli komórki odpornościowe ośrodkowego układu nerwowego, „pamiętają” stan zapalny. Ta „pamięć” wpływa na to, jak komórki reagują na nowe bodźce i radzą sobie z toksyczną płytką w mózgu, która jest markerem choroby Alzheimera.
Mikroglej, czasami nazywane komórkami „zmiatającymi”, „są podstawowymi komórkami odpornościowymi ośrodkowego układu nerwowego”.
Jako kluczowy gracz w odporności mózgu, mikroglej są wysyłane do miejsca infekcji lub urazu, gdzie zwalczają czynniki toksyczne lub patogeny i pozbywają się bezużytecznych komórek.
Wiadomo jednak, że komórki te odgrywają również negatywną rolę w chorobach neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera, choroba Parkinsona, udar niedokrwienny i urazowe uszkodzenia mózgu.
Na przykład niedawne badanie wykazało, że gdy mikroglej jest nadaktywny, pochłaniają toksyczne płytki wraz z synapsami, co przypuszczalnie prowadzi do neurodegeneracji obserwowanej w chorobie Alzheimera.
Ponadto mikroglej przeżywa bardzo długo, a niektóre komórki trwają ponad 2 dekady.
Ponadto „badania wykazały, że choroby zakaźne i stany zapalne występujące w ciągu życia mogą wpływać na nasilenie choroby Alzheimera znacznie później” - wyjaśnia główny badacz Jonas Neher, badacz neuroimmunologii eksperymentalnej z Niemieckiego Centrum Chorób Neurodegeneracyjnych w Tybindze .
Wszystkie te obserwacje skłoniły Nehera do zastanowienia się, „czy pamięć immunologiczna w tych długowiecznych mikroglejach może komunikować to ryzyko [choroby Alzheimera]”.
Aby odpowiedzieć na to pytanie, zespół zbadał odpowiedź immunologiczną tych komórek mózgowych u myszy. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Natura.
Komórki odpornościowe „wytrenowane” a „tolerancyjne”
Neher i współpracownicy kilkakrotnie powodowali zapalenie u myszy i badali jego wpływ na ich mikroglej. Badacze wywołali dwa różne stany w komórkach padlinożernych mózgu: „trening” i „tolerancja”.
Na przykład, pierwszy bodziec zapalny zastosowany przez naukowców „wytrenował” komórki odpornościowe, by silniej reagowały na drugi bodziec zapalny. Ale po czwartym bodźcu komórki stały się tolerancyjne na stan zapalny i ledwo reagowały.
W ten sposób stało się oczywiste, że mikroglej „pamięta” poprzedni stan zapalny.
Następnie naukowcy chcieli dowiedzieć się, jaką rolę odgrywa ta pamięć w reakcji mikrogleju na gromadzenie się płytki amyloidowej w mózgu, która jest cechą charakterystyczną choroby Alzheimera. Dlatego zbadali aktywność mikrogleju u myszy z patologią podobną do choroby Alzheimera.
Neher i zespół odkryli, że wyszkolone komórki odpornościowe zaostrzają chorobę w dłuższej perspektywie. Miesiące po pierwszym bodźcu zapalnym mikroglej zwiększył produkcję toksycznych płytek. Z drugiej strony tolerancyjny mikroglej zmniejszył tworzenie się płytki nazębnej.
„Nasze wyniki wskazują, że pamięć immunologiczna w mózgu jest ważnym modyfikatorem neuropatologii” - wyjaśniają naukowcy.
Zapalenie może przeprogramować mózg
Ponadto naukowcy chcieli wiedzieć, czy ta pamięć immunologiczna pozostawiła ślad epigenetyczny - to znaczy, czy pamięć o zapaleniu spowodowałaby chemiczne zmiany w DNA komórek.
Analizy DNA ujawniły, że miesiące po pierwszym bodźcu zapalnym zarówno „wytrenowane”, jak i „tolerancyjne” komórki miały zmiany epigenetyczne, które aktywowały niektóre geny, a wyłączały inne.
Takie zmiany epigenetyczne wpłynęły na zdolność mikrogleju do usuwania toksycznych blaszek w mózgu.
„Jest możliwe, że również u ludzi choroby zapalne, które rozwijają się głównie poza mózgiem, mogą wywołać przeprogramowanie epigenetyczne w mózgu”, spekuluje Neher.
Jeśli to prawda, wyjaśniałoby to, dlaczego choroby zapalne, takie jak zapalenie stawów - i choroby, które mają być zapalne, takie jak cukrzyca - zwiększają ryzyko choroby Alzheimera.
Następnie naukowcy planują zbadać, czy mikroglej zmienia się w ten sam sposób u ludzi. Jeśli tak, może to otworzyć drzwi do innowacyjnych terapii.
