Immunsystemstudier hjelper til med å belyse en overraskende forbindelse mellom kropp og sinn

Ny forskning ved Washington University School of Medicine i St. Louis hjelper til med å belyse en overraskende sjel-kropp-forbindelse. Hos mus, forskerne fant at immunceller som omgir hjernen produserer et molekyl som deretter absorberes av nevroner i hjernen, der det ser ut til å være nødvendig for normal oppførsel.

Funnene, publisert 14. september i Naturimmunologi , indikerer at elementer i immunsystemet påvirker både sinn og kropp, og at immunmolekylet IL-17 kan være en sentral kobling mellom de to.

Hjernen og kroppen er ikke så atskilt som folk tror. Det vi har funnet her er at et immunmolekyl-IL-17-produseres av immunceller som befinner seg i områder rundt hjernen, og det kan påvirke hjernens funksjon gjennom interaksjoner med nevroner for å påvirke angstlignende atferd hos mus. Vi ser nå på om for mye eller for lite av IL-17 kan være knyttet til angst hos mennesker. "

Jonathan Kipnis, PhD, seniorforfatter, Alan A. og Edith L. Wolff, fremstående professor i patologi og immunologi og professor i nevrokirurgi, av nevrologi og nevrovitenskap

IL-17 er et cytokin, et signalmolekyl som organiserer immunresponsen mot infeksjon ved å aktivere og lede immunceller. IL-17 har også vært knyttet til autisme i dyreforsøk og depresjon hos mennesker.

Hvordan et immunmolekyl som IL-17 kan påvirke hjernesykdommer, derimot, er noe av et mysterium siden det ikke er mye immunsystem i hjernen, og de få immuncellene som bor der, produserer ikke IL-17. Men Kipnis, sammen med førsteforfatter og postdoktorforsker Kalil Alves de Lima, PhD, innså at vevet som omgir hjernen vrimler av immunceller, blant dem, en liten populasjon kjent som gamma delta T-celler som produserer IL-17. De satte seg for å avgjøre om gamma-delta T-celler nær hjernen har innvirkning på atferd. Kipnis og Alves de Lima forsket mens de var ved University of Virginia School of Medicine; begge er nå ved Washington University.

Ved å bruke mus, de oppdaget at hjernehinnene er rike på gamma-delta T-celler og at slike celler, under normale forhold, produserer kontinuerlig IL-17, fylle vevet rundt hjernen med IL-17.

For å avgjøre om gamma-delta T-celler eller IL-17 påvirker atferd, Alves de Lima satte mus gjennom etablerte tester av hukommelse, sosial oppførsel, foraging og angst. Mus som manglet gamma-delta T-celler eller IL-17, kunne ikke skilles fra mus med normalt immunsystem på alle målinger bortsett fra angst. I villmarken, åpne felt etterlater mus utsatt for rovdyr som ugler og hauker, så de har utviklet en frykt for åpne områder.

Forskerne gjennomførte to separate tester som involverte å gi mus muligheten til å gå inn i utsatte områder. Mens musene med normale mengder gamma-delta T-celler og nivåer av IL-17 holdt seg stort sett til de mer beskyttende kantene og lukkede områdene under testene, mus uten gamma-delta T-celler eller IL-17 våget seg inn i de åpne områdene, et forsvunnet årvåkenhet som forskerne tolket som redusert angst.

Videre, forskerne oppdaget at nevroner i hjernen har reseptorer på overflatene som reagerer på IL-17. Da forskerne fjernet disse reseptorene slik at nevronene ikke kunne oppdage tilstedeværelsen av IL-17, musene viste mindre årvåkenhet. Forskerne sier at funnene antyder at atferdsendringer ikke er et biprodukt, men en integrert del av nevroimmun kommunikasjon.

Selv om forskerne ikke utsatte mus for bakterier eller virus for å studere effekten av infeksjon direkte, de injiserte dyrene med lipopolysakkarid, et bakterielt produkt som fremkaller en sterk immunrespons. Gamma-delta T-celler i vevet rundt musenes hjerner produserte mer IL-17 som svar på injeksjonen. Da dyrene ble behandlet med antibiotika, derimot, mengden IL-17 ble redusert, antyder at gamma-delta T-celler kan føle tilstedeværelsen av normale bakterier, for eksempel de som utgjør tarmmikrobiomet, samt invaderende bakteriearter, og svare på riktig måte for å regulere atferd.

Forskerne spekulerer i at koblingen mellom immunsystemet og hjernen kunne ha utviklet seg som en del av en flerstrenget overlevelsesstrategi. Økt årvåkenhet og årvåkenhet kan hjelpe gnagere til å overleve en infeksjon ved å motvirke atferd som øker risikoen for ytterligere infeksjon eller predasjon i en svekket tilstand, Sa Alves de Lima.

"Immunsystemet og hjernen har mest sannsynlig utviklet seg sammen, "Alves de Lima sa." Å velge spesielle molekyler for å beskytte oss immunologisk og atferdsmessig samtidig er en smart måte å beskytte mot infeksjon. Dette er et godt eksempel på hvordan cytokiner, som i utgangspunktet utviklet seg til å bekjempe patogener, virker også på hjernen og modulerer oppførsel. "

Forskerne studerer nå hvordan gamma-delta T-celler i hjernehinnene oppdager bakterielle signaler fra andre deler av kroppen. De undersøker også hvordan IL-17-signalering i nevroner oversettes til atferdsendringer.

• Gut Microbiome Health Index skiller mellom friske og syke mikrobiomer
• RUDN-genetiker finner et bifidobakterielt protein som kan redusere betennelse i COVID-19