Immunsystemundersøgelse hjælper med at belyse en overraskende forbindelse mellem sind og krop

Ny forskning ved Washington University School of Medicine i St. Louis hjælper med at belyse en overraskende sind-krop-forbindelse. Hos mus, forskerne fandt ud af, at immunceller, der omgiver hjernen, producerer et molekyle, der derefter absorberes af neuroner i hjernen, hvor det ser ud til at være nødvendigt for normal adfærd.

Fundene, udgivet 14. september i Naturimmunologi , angiver, at elementer i immunsystemet påvirker både sind og krop, og at immunmolekylet IL-17 kan være en vigtig forbindelse mellem de to.

Hjernen og kroppen er ikke så adskilte som folk tror. Hvad vi har fundet her er, at et immunmolekyle-IL-17-produceres af immunceller, der bor i områder omkring hjernen, og det kan påvirke hjernens funktion gennem interaktioner med neuroner for at påvirke angstlignende adfærd hos mus. Vi undersøger nu, om for meget eller for lidt af IL-17 kan være forbundet med angst hos mennesker. "

Jonathan Kipnis, Ph.d., senior forfatter, Alan A. og Edith L. Wolff, fremragende professor i patologi og immunologi og professor i neurokirurgi, neurologi og neurovidenskab

IL-17 er et cytokin, et signalmolekyle, der orkestrerer immunresponset mod infektion ved at aktivere og lede immunceller. IL-17 er også blevet forbundet med autisme i dyreforsøg og depression hos mennesker.

Hvordan et immunmolekyle som IL-17 kan påvirke hjernesygdomme, imidlertid, er noget af et mysterium, da der ikke er meget af et immunsystem i hjernen, og de få immunceller, der bor der, producerer ikke IL-17. Men Kipnis, sammen med første forfatter og postdoktorforsker Kalil Alves de Lima, Ph.d., indså, at de væv, der omgiver hjernen, vrimler med immunceller, blandt dem, en lille population kendt som gamma delta T-celler, der producerer IL-17. De satte sig for at afgøre, om gamma-delta T-celler nær hjernen har indflydelse på adfærd. Kipnis og Alves de Lima udførte forskningen, mens de var på University of Virginia School of Medicine; begge er nu ved Washington University.

Ved hjælp af mus, de opdagede, at hjernehinden er rige på gamma-delta T-celler, og at sådanne celler, under normale forhold, konstant producerer IL-17, fylde vævene omkring hjernen med IL-17.

For at afgøre, om gamma-delta T-celler eller IL-17 påvirker adfærd, Alves de Lima satte mus igennem etablerede test af hukommelse, social adfærd, fouragering og angst. Mus, der manglede gamma-delta T-celler eller IL-17, kunne på alle måder undtagen angst ikke skelnes fra mus med normalt immunsystem. I det vilde, åbne marker efterlader mus udsat for rovdyr såsom ugler og høge, så de har udviklet en frygt for åbne rum.

Forskerne gennemførte to separate test, der involverede at give mus mulighed for at komme ind i udsatte områder. Mens musene med normale mængder gamma-delta T-celler og niveauer af IL-17 holdt sig mest til de mere beskyttende kanter og lukkede områder under testene, mus uden gamma-delta T-celler eller IL-17 vovede sig ind i de åbne områder, et bortfald af årvågenhed, som forskerne fortolkede som nedsat angst.

I øvrigt, forskerne opdagede, at neuroner i hjernen har receptorer på deres overflader, der reagerer på IL-17. Da forskerne fjernede disse receptorer, så neuronerne ikke kunne registrere tilstedeværelsen af ​​IL-17, musene viste mindre årvågenhed. Forskerne siger, at resultaterne tyder på, at adfærdsændringer ikke er et biprodukt, men en integreret del af neuro-immun kommunikation.

Selvom forskerne ikke udsatte mus for bakterier eller vira for at studere virkningerne af infektion direkte, de injicerede dyrene med lipopolysaccharid, et bakterieprodukt, der fremkalder et stærkt immunrespons. Gamma-delta T-celler i vævene omkring musens hjerner producerede mere IL-17 som reaktion på injektionen. Da dyrene blev behandlet med antibiotika, imidlertid, mængden af ​​IL-17 blev reduceret, tyder på, at gamma-delta T-celler kan fornemme tilstedeværelsen af ​​normale bakterier, såsom dem, der udgør tarmmikrobiomet, samt invaderende bakteriearter, og reagere hensigtsmæssigt for at regulere adfærd.

Forskerne spekulerer i, at koblingen mellem immunsystemet og hjernen kunne have udviklet sig som en del af en flerrangs overlevelsesstrategi. Øget opmærksomhed og årvågenhed kan hjælpe gnavere med at overleve en infektion ved at afskrække adfærd, der øger risikoen for yderligere infektion eller rovdyr i en svækket tilstand, Sagde Alves de Lima.

"Immunsystemet og hjernen har sandsynligvis co-udviklet sig, "Alves de Lima sagde." At vælge særlige molekyler til beskyttelse af os immunologisk og adfærdsmæssigt på samme tid er en smart måde at beskytte mod infektion. Dette er et godt eksempel på, hvordan cytokiner, som grundlæggende udviklede sig til at bekæmpe patogener, handler også på hjernen og modulerer adfærd. "

Forskerne studerer nu, hvordan gamma-delta T-celler i meninges registrerer bakterielle signaler fra andre dele af kroppen. De undersøger også, hvordan IL-17-signalering i neuroner omsættes til adfærdsændringer.

• Gut Microbiome Health Index skelner mellem sund og syg mikrobiom
• RUDN-genetiker finder et bifidobakterielt protein, der kan reducere betændelse i COVID-19