Forskere finner mikrobiomkontrollerte antiinflammatoriske undergrupper av astrocytter

Astrocytter er den vanligste typen celler i sentralnervesystemet (CNS), men de er fortsatt dårlig karakterisert. Forskere har lenge antatt at astrocytters primære funksjon er å gi næringsstoffer og støtte for hjernens nærmere granskede nerveceller; i løpet av årene, derimot, økende bevis har vist at astrocytter også aktivt kan fremme nevrodegenerasjon, betennelse, og nevrologiske sykdommer.

Nå, et team ledet av forskere fra Brigham og Women's Hospital, har vist at en bestemt astrocyt-subpopulasjon kan gjøre det motsatte, i stedet serverer en beskyttende, antiinflammatorisk funksjon i hjernen basert på signaler regulert av bakteriene som bor i tarmen. Funn om den nye antiinflammasjonsveien er publisert i Natur .

I løpet av årene, mange laboratorier, inkludert min, har identifisert viktige roller for astrocytter for å fremme nevrologiske sykdommer. Dette er det første tilfellet der vi viser at minst en delmengde av disse cellene (astrocytter) kan forhindre betennelse. Grunnen til at vi ikke har sett dette før var fordi vi studerte disse cellene som om de var ensartede, eller en enkelt celletype. Men nå har vi oppløsningen for å se forskjellene mellom disse cellene. "

Francisco Quintana, PhD, Tilsvarende forfatter, Ann Romney senter for nevrologiske sykdommer, Brigham

Forskerne brukte raffinerte gen- og proteinanalyseverktøy for å identifisere den nye astrocytundergruppen. Astrocytpopulasjonen ligger nær hjernehinnene (membranen som omslutter hjernen) og uttrykker et protein som kalles LAMP1, sammen med et protein som heter TRAIL, som kan forårsake død av andre celler. Disse funksjonene hjelper LAMP1+ TRAIL+ astrocytter med å begrense CNS-betennelse ved å indusere celledød i T-celler som fremmer betennelse.

For å bestemme hvilken mekanisme som styrer LAMP1+ TRAIL+ astrocytter i hjernen, forskerne utførte en rekke tester ved hjelp av genredigeringsverktøyet CRISPR-Cas9. De fant ut at et bestemt signalmolekyl, kalt interferon-gamma, regulerer TRAIL -uttrykk. Videre, de fant ut at tarmmikrobiomet induserer uttrykk for interferon-gamma i celler som sirkulerer gjennom kroppen og til slutt når meningene, hvor de kan fremme astrocyt antiinflammatoriske aktiviteter.

Å forstå mekanismene som driver de antiinflammatoriske funksjonene til astrocyttene LAMP1+ TRAIL+ kan gjøre det mulig for forskere å utvikle terapeutiske tilnærminger for å bekjempe nevrologiske sykdommer, som multippel sklerose. For eksempel, de utforsker probiotiske kandidater som kan brukes til å regulere astrocytternes antiinflammatoriske aktivitet. I tillegg forskerteamets nyere data indikerer at visse hjernesvulster utnytter denne veien for å unngå kroppens immunrespons. Etterforskerne utvikler derfor kreftimmunoterapier for å gjengjelde tumorenes angrep.

"Å finne mikrobiomkontrollerte antiinflammatoriske undergrupper av astrocytter er et viktig fremskritt i vår forståelse av CNS-betennelse og dens regulering, "Quintana sa." Dette er en veldig ny mekanisme der tarmen styrer betennelse i hjernen. Den veileder nye behandlinger for nevrologiske sykdommer, og vi tror at denne mekanismen kan bidra til patogenesen av hjernesvulster. "

Quintanas laboratorium identifiserte den eneste andre undergruppen av astrocytter som er kjent for å bli regulert av tarmmikrobiomet i 2016, men etterforskerne tror at det sannsynligvis er andre. "Det blir klart at tarmfloraen er viktig i mange sykdommer, "sa han." Vi er heldige som har ledet ansvaret for å identifisere forskjellige undergrupper av astrocytter og mekanismene som kontrollerer dem. Vi har en liste over andre populasjoner av astrocytter, og vi jobber med å se hvordan tarmfloraen kan kontrollere dem. "

• Neonatal antibiotikaeksponering knyttet til redusert vekt og høyde hos gutter
• Probiotika som adjuvant behandling for COVID-19 pasienter