Studien pekar på en viktig roll för vita blodkroppar i hjärnans utveckling

Huruvida vita blodkroppar kan hittas i hjärnan har varit kontroversiellt, och vad de kan göra brukade vara fullständigt mysterium. I en seminal studie publicerad i Cell, ett internationellt team av forskare under ledning av prof. Adrian Liston (VIB-KU Leuven, Belgien &Babraham Institute, Storbritannien) beskriver en population av specialiserade hjärnresidenta immunceller som upptäckts i mus och mänsklig hjärna, och visa att förekomsten av vita blodkroppar är avgörande för normal hjärnutveckling hos möss.

Som ett högt befäst huvudkontor, vår hjärna åtnjuter särskilt skydd från det som cirkulerar i resten av kroppen genom blod-hjärnbarriären. Denna mycket selektiva gräns ser till att passage från blodet till hjärnan är tätt reglerad.

Blod-hjärnbarriären skiljer också hjärnan från vår kropps immunsystem, det är därför den har sina egna immunceller, kallas mikroglia, som utlöser inflammation och vävnadsreparation. Microglia anländer till hjärnan under embryonisk utveckling, och senare, befolkningen blir självförnyande.

Än, vita blodkroppar-som är en del av vårt immunsystem-har visat sig spela en roll vid olika hjärnsjukdomar, inklusive multipel skleros, Alzheimers och Parkinsons sjukdom eller stroke. Oavsett om vita blodkroppar kan hittas i friska hjärnor eller inte, och vad de kan göra där, har varit föremål för intensiv debatt. Ett tvärvetenskapligt team av forskare under ledning av prof. Adrian Liston (VIB-KU Leuven, Babraham Institute) gav sig ut för att hitta svaren.

Vita blodkroppar i hjärnan

En missuppfattning om vita blodkroppar kommer från deras namn. "Dessa" immunceller "finns inte bara i blodet. De cirkulerar hela tiden runt vår kropp och kommer in i alla våra organ, inklusive-som det visar sig-hjärnan. Vi har bara börjat upptäcka vad vita blodkroppar gör när de lämnar blodet. Denna forskning indikerar att de fungerar som en mellanhand, överföra information från resten av kroppen till hjärnmiljön. "

Dr Oliver Burton, Babraham Institute

Teamet kvantifierade och karakteriserade en liten men distinkt population av hjärnresidenta T-hjälparceller som finns i mus- och mänsklig hjärnvävnad. T -celler är en specifik typ av vita blodkroppar specialiserade på att skanna cellytor efter tecken på infektion och utlösa ett lämpligt immunsvar. Ny teknik gjorde det möjligt för forskarna att studera cellerna i detalj, inklusive de processer genom vilka cirkulerande T-celler kom in i hjärnan och började utveckla egenskaperna hos T-celler som bor i hjärnan.

Dr Carlos Roca (Babraham Institute):"Vetenskapen blir alltmer tvärvetenskaplig. Här, vi tog inte bara in expertis från immunologi, neurovetenskap och mikrobiologi, men också från datavetenskap och tillämpad matematik. Nya metoder för dataanalys gör att vi kan nå en mycket djupare förståelse av biologin i de vita blodkropparna vi hittade i hjärnan. "

En evolutionär roll

När T -hjälpceller saknas i hjärnan, forskarna fann att de immunceller som finns - mikroglia - i mushjärnan förblev suspenderade mellan ett foster- och vuxentillstånd. Observationsmässigt, möss som saknar hjärn -T -celler visade flera förändringar i deras beteende. Analysen pekar på en viktig roll för hjärnresidenta T-celler i hjärnans utveckling. Om T -celler deltar i normal hjärnutveckling hos möss, kan samma sak vara sant hos människor?

"Hos möss, inträdesvågen av immunceller vid födseln utlöser en växling i hjärnans utveckling, "säger Liston." Människor har dock en mycket längre dräktighet än möss, och vi vet inte om tidpunkten för immuncellinträde i hjärnan. Händer detta före födseln? Är det försenat till efter födseln? Bidrog en förändring av tidpunkten för inträde till utvecklingen av förbättrad kognitiv kapacitet hos människor? "

Resultaten öppnar upp en helt ny rad frågor om hur hjärnan och vårt immunsystem interagerar. "Det har varit riktigt spännande att arbeta med det här projektet. Vi lär oss så mycket om hur vårt immunsystem kan förändra vår hjärna, och hur vår hjärna förändrar vårt immunsystem. De två är mycket mer sammankopplade än vi tidigare trott, "säger Dr Emanuela Pasciuto (VIB-KU Leuven).

Studien ger också en koppling till tarmmikrobiomet, säger Liston:"Det finns nu flera länkar mellan bakterierna i vår tarm och olika neurologiska tillstånd, men utan några övertygande förklaringar till vad som förbinder dem. Vi visar att vita blodkroppar modifieras av tarmbakterier, och sedan ta den informationen med dem in i hjärnan. Detta kan vara den väg som vårt tarmmikrobiom påverkar hjärnan. "

Tagen tillsammans, resultaten bidrar till det ökande erkännandet av immuncellernas roll i hjärnan och kastar nytt ljus över dess engagemang i en rad neurologiska sjukdomar.

• Antibiotikabehandling i tidigt liv hindrar utvecklingen av social hjärna hos möss
• Ny enhet erbjuder extra skydd för vårdpersonal som utför endoskopier under COVID-19