Nowo odkryte kanały czaszki odgrywają rolę w odporności
Naukowcy odkryli teraz „maleńkie kanały”, które pozwalają uszkodzonemu mózgowi komunikować się ze szpikiem kostnym w trakcie procesu zapalnego. Te „tunele” są kluczem do zapewnienia szybkiej odpowiedzi immunologicznej.
Zapalenie występuje jako odpowiedź immunologiczna na przypadki infekcji lub urazu w organizmie.
Odpowiedź immunologiczna podlega złożonemu procesowi koordynacji, który obejmuje rodzaj tkanki gąbczastej zwanej szpikiem kostnym.
Szpik kostny można znaleźć w wielu kościach, w tym w czaszce, kręgach kręgosłupa i kościach nóg, takich jak piszczel.
Tkanka ta wytwarza zarówno czerwone krwinki, jak i niektóre typy komórek odpornościowych, z których wszystkie biorą udział w zapaleniu, reagując na urazy lub infekcje.
Teraz badanie przeprowadzone przez naukowców z Harvard Medical School w Bostonie w stanie Massachusetts, częściowo finansowane przez National Institutes of Health (NIH), odkryło, w jaki sposób mózg i szpik kostny koordynują się, aby zapewnić szybką, ukierunkowaną odpowiedź immunologiczną.
Odpowiedź, wyjaśniają specjaliści w artykule zamieszczonym w czasopiśmie Nature Neuroscience, leży w nieznanych wcześniej kanałach, które umożliwiają komunikację.
„Zawsze myśleliśmy, że komórki odpornościowe naszych rąk i nóg podróżują przez krew do uszkodzonej tkanki mózgowej. Odkrycia te sugerują, że komórki odpornościowe mogą zamiast tego iść na skróty, aby szybko dotrzeć do obszarów zapalnych ”- wyjaśnia Francesca Bosetti, dyrektor programu w National Institute of Neurological Disorders and Stroke.
„Zapalenie odgrywa kluczową rolę w wielu chorobach mózgu i jest możliwe, że nowo opisane kanały mogą mieć znaczenie w wielu stanach. Odkrycie tych kanałów otwiera wiele nowych kierunków badań ”.
Francesca Bosetti
Poszkodowani rekruci pomagają z czaszki
Naukowcy najpierw przeprowadzili swoje badania na modelu mysim, a gdy już wiedzieli, czego szukać, byli w stanie odtworzyć swoje odkrycia na ludziach.
Korzystając z zaawansowanych technik obrazowania optycznego, śledzili ruchy neutrofili, rodzaju komórek odpornościowych, które zazwyczaj jako pierwsze migrują do miejsc w organizmie, w których doszło do urazu.
W szczególności naukowcy mogli dowiedzieć się, czy neutrofile, które dotarły do tkanki mózgowej uszkodzonej w wyniku udaru lub zapalenia opon mózgowych, zostały uwolnione ze szpiku kostnego znajdującego się w czaszce lub ze szpiku kostnego znajdującego się w kości piszczelowej.
Patrząc na mózgi myszy, naukowcy zauważyli, że podczas udaru uszkodzona tkanka mózgowa otrzymuje w większości przypadków neutrofile z czaszki, a nie z piszczeli.
Jednak podczas zawału serca naukowcy ujawnili, że serce prawdopodobnie otrzyma podobną liczbę neutrofili zarówno z czaszki, jak i szpiku piszczelowego, ponieważ serce znajduje się dalej od obu tych struktur kostnych.
Zauważyli również, że 6 godzin po wystąpieniu udaru w szpiku czaszki jest mniej neutrofili niż w kości piszczelowej.
Sugeruje to, że uszkodzona tkanka mózgowa i szpik kostny znajdujący się w czaszce mają bezpośrednie środki „komunikacji”, które pozwalają na szybką i ukierunkowaną odpowiedź immunologiczną od najbliższego „respondenta”.
„Nieoczekiwane” odkrycie
Jak to się wszystko dzieje? Pierwsza wskazówka dotycząca zaangażowanych mechanizmów pochodzi z białka szpiku kostnego znanego jako czynnik 1 pochodzący z komórek zrębowych (SDF-1), którego rolą jest regulacja czasu przechowywania komórek odpornościowych w szpiku kostnym i ich uwalniania.
Kiedy poziom SDF-1 spada, szpik kostny uwalnia neutrofile, które mogą zająć się uszkodzoną tkanką.
Zespół zauważył, że poziom SDF-1 spada 6 godzin po udarze tylko w szpiku kostnym znajdującym się w kościach czaszki, co wskazuje, że szpik kostny znajdujący się w czaszce jest w bezpośredniej komunikacji z mózgiem, co „ostrzega” go o uszkodzeniu, „Rekrutacja” najbliższego źródła pomocy.
„Zaczęliśmy [wtedy] bardzo dokładnie badać czaszkę, patrząc na nią ze wszystkich stron, próbując dowiedzieć się, w jaki sposób neutrofile docierają do mózgu” - wyjaśnia współautor badania, dr Matthias Nahrendorf.
„Nieoczekiwanie odkryliśmy maleńkie kanały, które łączyły szpik bezpośrednio z zewnętrzną wyściółką mózgu” - dodaje.
Dr Nahrendorf i jego zespół zidentyfikowali takie „maleńkie kanały” komunikacyjne nie tylko w całej czaszce, ale także w kości piszczelowej.
Po tych odkryciach na myszach naukowcy poszukiwali następnie tych samych struktur u ludzi i znaleźli je; podają, że kanały, które zaobserwowali w ludzkich czaszkach, były pięć razy większe niż kanały u myszy.
Co więcej, zarówno u myszy, jak iu ludzi kanały pojawiają się zarówno w wewnętrznej, jak i zewnętrznej warstwie czaszki.
W przyszłości naukowcy chcą zobaczyć, jakie inne typy komórek mogą przemieszczać się przez te nowo odkryte kanały, i odkryć więcej informacji o tym, w jaki sposób te małe pasaże pośredniczą w odpowiedzi immunologicznej.
