Исследователи из Института Цукермана при Колумбийском университете обнаружили, что мозг обладает удивительной способностью регулировать иммунную систему. Исследование, проведенное на мышах, показало, что мозг может как обнаруживать воспаление, так и модулировать иммунный ответ, усиливая или подавляя его по мере необходимости. Это открытие может проложить путь к новым методам лечения целого ряда заболеваний, при которых иммунная система становится гиперактивной или нарушается её регуляция.
Ученые задались фундаментальным вопросом: в какой степени мозг контролирует иммунные реакции организма? Этот вопрос возник на основе более ранних работ, предполагающих, что мозг и тело интенсивно взаимодействуют через путь, известный как ось «мозг-тело». Предыдущие исследования намекали на это взаимодействие, но не исследовали в полной мере механизмы или степень участия мозга в управлении иммунной системой. Команда стремилась раскрыть эти связи и понять, как мозг отслеживает и регулирует воспалительные реакции – важнейшую функцию для поддержания здоровья.
«Мы обнаружили все эти пути, с помощью которых тело информирует мозг о своем текущем состоянии», – сказал соавтор исследования Менгтонг Ли, научный сотрудник. «Мы хотели понять, насколько глубоки знания мозга и его контроль над биологией тела».
Чтобы исследовать роль мозга в регуляции иммунитета, ученые провели эксперименты на мышах. Они сосредоточились на каудальном ядре солитарного тракта (кЯСТ) – области ствола мозга, которая активно участвует в коммуникации «мозг-тело». кЯСТ является основной мишенью блуждающего нерва.
Исследователи использовали бактериальное соединение под названием липополисахарид (ЛПС) для запуска иммунного ответа у мышей. Известно, что это соединение активирует врожденную иммунную систему – первую линию защиты организма от патогенов. Затем они измерили уровни различных иммунных молекул у мышей, как провоспалительных, так и противовоспалительных.
Чтобы понять роль кЯСТ, исследователи химически манипулировали его активностью. Они использовали передовые методы, чтобы подавить или активировать нейроны кЯСТ в ответ на воздействие ЛПС. Они также идентифицировали определенные группы нейронов в кЯСТ и блуждающем нерве, которые участвуют в обнаружении и контроле воспаления.
Исследование показало, что мозг, а именно кЯСТ, оказывает существенное влияние на воспалительные реакции организма. Когда исследователи подавляли активность кЯСТ, они наблюдали неконтролируемую воспалительную реакцию: уровни провоспалительных молекул резко возрастали, а уровни противовоспалительных молекул падали. И наоборот, при активации кЯСТ воспалительная реакция подавлялась: уровень провоспалительных молекул значительно снижался, а уровень противовоспалительных молекул резко возрастал.
«Мозг – это центр наших мыслей, эмоций, воспоминаний и чувств», – сказал Хао Цзинь, соавтор исследования. «Благодаря большим успехам в отслеживании нейронных цепей и технологиям на уровне отдельных клеток мы теперь знаем, что мозг делает гораздо больше. Он контролирует работу каждой системы в организме».
Это говорит о том, что кЯСТ действует как термостат для иммунной системы, помогая поддерживать сбалансированный ответ на воспаление. Исследователи также точно определили специфические нейроны в блуждающем нерве и кЯСТ, которые играют решающую роль в обнаружении и контроле воспаления. Эти нейроны реагируют на различные иммунные сигналы, включая провоспалительные и противовоспалительные цитокины, которые представляют собой молекулы, запускающие иммунные реакции.
Хотя эти результаты многообещающи, исследование имеет ряд ограничений. Во-первых, исследование проводилось на мышах, и, хотя между биологией мышей и человека есть сходство, необходимы дальнейшие исследования, чтобы подтвердить, что те же механизмы действуют и у людей. Кроме того, исследование было сосредоточено в первую очередь на врожденной иммунной системе, которая быстро реагирует на угрозы, но не обладает способностью к запоминанию, как адаптивная иммунная система. Как мозг может влиять на адаптивный иммунитет, остается открытым вопросом.
Тем не менее, последствия этого исследования вдохновляют. Если подобные механизмы будут обнаружены у людей, это может революционизировать способы лечения различных заболеваний, связанных с иммунитетом. Такие заболевания, как ревматоидный артрит, рассеянный склероз и воспалительные заболевания кишечника, которые в настоящее время контролируются, но не излечиваются, могут выиграть от методов лечения, нацеленных на контроль мозга над воспалением.
Это открытие может также привести к появлению новых методов лечения острых воспалительных состояний, таких как тяжелые иммунные реакции, наблюдаемые при некоторых вирусных инфекциях, включая COVID-19.
Возможность модулировать иммунную систему через мозг открывает новые горизонты в медицинском лечении, давая надежду на более эффективное лечение и, возможно, даже на излечение хронических и острых воспалительных заболеваний.
«Это новое открытие может обеспечить захватывающие терапевтические возможности для контроля воспаления и иммунитета», – сказал Чарльз С. Зукер, старший автор исследования из Института Цукермана при Колумбийском университете и Медицинского института Говарда Хьюза.
Исследование опубликовано в Nature.
Читайте также: Вы – легион, ибо многочисленны: паразиты и микробы, контролирующие разум