Lo studio del sistema immunitario aiuta a illuminare una sorprendente connessione mente-corpo

Una nuova ricerca presso la Washington University School of Medicine di St. Louis aiuta a illuminare una sorprendente connessione mente-corpo. Nei topi, i ricercatori hanno scoperto che le cellule immunitarie che circondano il cervello producono una molecola che viene poi assorbita dai neuroni nel cervello, dove sembra essere necessario per un comportamento normale.

Le scoperte, pubblicato il 14 settembre in Immunologia della natura , indicano che gli elementi del sistema immunitario influenzano sia la mente che il corpo, e che la molecola immunitaria IL-17 può essere un collegamento chiave tra i due.

Il cervello e il corpo non sono così separati come si pensa. Quello che abbiamo scoperto qui è che una molecola immunitaria - IL-17 - è prodotta da cellule immunitarie che risiedono in aree intorno al cervello, e potrebbe influenzare la funzione cerebrale attraverso le interazioni con i neuroni per influenzare comportamenti simili all'ansia nei topi. Ora stiamo esaminando se troppo o troppo poco di IL-17 potrebbe essere collegato all'ansia nelle persone".

Jonathan Kipnis, dottorato di ricerca, autore anziano, il Distinguished Professor di Patologia e Immunologia di Alan A. e Edith L. Wolff e un professore di neurochirurgia, di neurologia e di neuroscienze

IL-17 è una citochina, una molecola di segnalazione che orchestra la risposta immunitaria all'infezione attivando e dirigendo le cellule immunitarie. IL-17 è stato anche collegato all'autismo negli studi sugli animali e alla depressione nelle persone.

Come una molecola immunitaria come IL-17 potrebbe influenzare i disturbi cerebrali, però, è una sorta di mistero poiché non c'è molto di un sistema immunitario nel cervello e le poche cellule immunitarie che risiedono lì non producono IL-17. Ma Kipnis, insieme al primo autore e ricercatore postdottorato Kalil Alves de Lima, dottorato di ricerca, realizzato che i tessuti che circondano il cervello pullulano di cellule immunitarie, tra loro, una piccola popolazione nota come cellule T gamma delta che producono IL-17. Hanno deciso di determinare se le cellule T gamma-delta vicine al cervello hanno un impatto sul comportamento. Kipnis e Alves de Lima hanno condotto la ricerca mentre erano alla University of Virginia School of Medicine; entrambi sono ora alla Washington University.

Usando i topi, hanno scoperto che le meningi sono ricche di cellule T gamma-delta e che tali cellule, in condizioni normali, produrre continuamente IL-17, riempiendo i tessuti che circondano il cervello con IL-17.

Per determinare se le cellule T gamma-delta o IL-17 influenzano il comportamento, Alves de Lima ha sottoposto i topi a test di memoria consolidati, comportamento sociale, foraggiamento e ansia. I topi privi di cellule T gamma-delta o IL-17 erano indistinguibili dai topi con un normale sistema immunitario in tutte le misure tranne che per l'ansia. Nella natura selvaggia, i campi aperti lasciano i topi esposti a predatori come gufi e falchi, quindi hanno sviluppato una paura degli spazi aperti.

I ricercatori hanno condotto due test separati che prevedevano di dare ai topi la possibilità di entrare in aree esposte. Mentre i topi con quantità normali di cellule T gamma-delta e livelli di IL-17 si sono mantenuti principalmente ai bordi più protettivi e alle aree chiuse durante i test, topi senza cellule T gamma-delta o IL-17 si sono avventurati nelle aree aperte, una mancanza di vigilanza che i ricercatori hanno interpretato come una diminuzione dell'ansia.

Inoltre, gli scienziati hanno scoperto che i neuroni nel cervello hanno recettori sulla loro superficie che rispondono all'IL-17. Quando gli scienziati hanno rimosso quei recettori in modo che i neuroni non potessero rilevare la presenza di IL-17, i topi hanno mostrato meno vigilanza. I ricercatori affermano che i risultati suggeriscono che i cambiamenti comportamentali non sono un sottoprodotto ma una parte integrante della comunicazione neuro-immune.

Sebbene i ricercatori non abbiano esposto i topi a batteri o virus per studiare direttamente gli effetti dell'infezione, hanno iniettato agli animali il lipopolisaccaride, un prodotto batterico che provoca una forte risposta immunitaria. Le cellule T gamma-delta nei tessuti intorno al cervello dei topi hanno prodotto più IL-17 in risposta all'iniezione. Quando gli animali sono stati trattati con antibiotici, però, la quantità di IL-17 è stata ridotta, suggerendo che le cellule T gamma-delta potrebbero rilevare la presenza di batteri normali come quelli che compongono il microbioma intestinale, oltre a invadere specie batteriche, e rispondere in modo appropriato per regolare il comportamento.

I ricercatori ipotizzano che il legame tra il sistema immunitario e il cervello potrebbe essersi evoluto come parte di una strategia di sopravvivenza su più fronti. Una maggiore vigilanza e vigilanza potrebbe aiutare i roditori a sopravvivere a un'infezione scoraggiando comportamenti che aumentano il rischio di ulteriori infezioni o predazione mentre si trovano in uno stato di indebolimento, ha detto Alves de Lima.

"Il sistema immunitario e il cervello hanno molto probabilmente co-evoluto, " Ha detto Alves de Lima. "Selezionare molecole speciali per proteggerci immunologicamente e comportamentalmente allo stesso tempo è un modo intelligente per proteggerci dalle infezioni. Questo è un buon esempio di come le citochine, che fondamentalmente si è evoluto per combattere gli agenti patogeni, agiscono anche sul cervello e modulano il comportamento".

I ricercatori ora stanno studiando come le cellule T gamma-delta nelle meningi rilevano i segnali batterici provenienti da altre parti del corpo. Stanno anche studiando come la segnalazione dell'IL-17 nei neuroni si traduce in cambiamenti comportamentali.

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