Forskere finder mikrobiomkontrollerede antiinflammatoriske undergrupper af astrocytter

Astrocytter er den mest udbredte type celler i centralnervesystemet (CNS), men de forbliver dårligt karakteriserede. Forskere har længe antaget, at astrocytternes primære funktion er at give næringsstoffer og støtte til hjernens nærmere granskede nerveceller; i årenes løb, imidlertid, stigende beviser har vist, at astrocytter også aktivt kan fremme neurodegeneration, betændelse, og neurologiske sygdomme.

Nu, et team ledet af forskere fra Brigham og Women's Hospital, har vist, at en bestemt astrocyt-subpopulation kan gøre det modsatte, tjener i stedet en beskyttende, antiinflammatorisk funktion i hjernen baseret på signaler, der reguleres af bakterierne i tarmene. Fund på den nye antiinflammatoriske vej er offentliggjort i Natur .

I årenes løb, mange laboratorier, inklusive min, har identificeret vigtige roller for astrocytter til fremme af neurologiske sygdomme. Dette er det første tilfælde, hvor vi viser, at i det mindste en delmængde af disse celler (astrocytter) kan forhindre betændelse. Grunden til at vi ikke har set dette før var fordi vi studerede disse celler som om de var ensartede, eller en enkelt celletype. Men nu har vi beslutningen om at se forskellene mellem disse celler. "

Francisco Quintana, Ph.d., Kontaktforfatter, Ann Romney Center for Neurologiske Sygdomme, Brigham

Forskerne brugte raffinerede gen- og proteinanalyseværktøjer til at identificere den nye astrocytundergruppe. Astrocytpopulationen ligger tæt på hjernehinden (membranen, der omslutter hjernen) og udtrykker et protein kaldet LAMP1, sammen med et protein kaldet TRAIL, som kan forårsage død af andre celler. Disse funktioner hjælper LAMP1+ TRAIL+ astrocytter med at begrænse CNS-inflammation ved at inducere celledød i T-celler, der fremmer inflammation.

For at bestemme hvilken mekanisme der styrer LAMP1+ TRAIL+ astrocytter i hjernen, forskerne udførte en række tests ved hjælp af genredigeringsværktøjet CRISPR-Cas9. De fandt ud af, at et bestemt signalmolekyle, kaldet interferon-gamma, regulerer TRAIL -udtryk. I øvrigt, de fandt ud af, at tarmmikrobiomet inducerer ekspression af interferon-gamma i celler, der cirkulerer gennem kroppen og i sidste ende når meninges, hvor de kan fremme astrocyt antiinflammatoriske aktiviteter.

At forstå de mekanismer, der driver de antiinflammatoriske funktioner i LAMP1+ TRAIL+ astrocytter, kunne sætte forskere i stand til at udvikle terapeutiske metoder til bekæmpelse af neurologiske sygdomme, som multipel sklerose. For eksempel, de undersøger probiotiske kandidater, der kan bruges til at regulere astrocytternes antiinflammatoriske aktivitet. Derudover forskergruppens nyere data indikerer, at visse hjernetumorer udnytter denne vej for at undgå kroppens immunrespons. Efterforskerne udvikler derfor kræftimmunoterapier til gengældelse mod tumorenes angreb.

"At finde mikrobiomkontrollerede antiinflammatoriske undergrupper af astrocytter er et vigtigt fremskridt i vores forståelse af CNS-inflammation og dens regulering, "Sagde Quintana." Dette er en meget ny mekanisme, hvorved tarmen styrer betændelse i hjernen. Det guider nye terapier til neurologiske sygdomme, og vi mener, at denne mekanisme kan bidrage til patogenesen af ​​hjernetumorer. "

Quintanas laboratorium identificerede den eneste anden delmængde af astrocyt, der vides at blive reguleret af tarmmikrobiomet i 2016, men efterforskerne mener, at der sandsynligvis er andre. "Det bliver klart, at tarmfloraen er vigtig i mange sygdomme, "sagde han." Vi er heldige, at vi har stået i spidsen for at identificere forskellige undergrupper af astrocytter og de mekanismer, der styrer dem. Vi har en liste over andre populationer af astrocytter, og vi arbejder på at se, hvordan tarmfloraen kan kontrollere dem. "

• Neonatal antibiotikaeksponering forbundet med reduceret vægt og højde hos drenge
• Probiotika som adjuvant behandling til COVID-19-patienter