Т-клетки поселяются в здоровом мозге через ось кишечник-жир-мозг

Фото из открытых источников

Мозг — уникальное место. Он защищен от большей части тела гематоэнцефалическим барьером, то есть он защищен от патогенов и потенциально опасных веществ, которые могут быть в нашей крови. И исторически многие ученые считали, что разделение распространяется и на иммунную систему: у мозга есть свои собственные специализированные иммунные клетки, называемые микроглией, но иммунные клетки, присутствующие в остальной части тела, долгое время считалось, что они держатся подальше от мозга, если только не возникает болезнь или другая проблема, требующая их присутствия.

Теперь группа ученых из Йельской школы медицины (YSM) показала, что иммунные клетки, известные как Т-клетки, находятся в здоровом мозге мышей и людей, перенесенные туда из кишечника и жира. Это первый случай, когда было показано, что Т-клетки обитают в мозге в нормальных, непатологических условиях. Результаты были опубликованы в журнале Nature.

Присутствие Т-клеток в здоровом мозге и доказательства того, что они перемещаются между мозгом и другими частями тела, переворачивают догму этой области о роли Т-клеток в мозге, говорят авторы исследования. Патологи и раньше видели Т-клетки в мозге, но предполагалось, что они там реагируют на текущие или предыдущие инфекции.

«Мы думаем о Т-клетках как о чем-то, что борется с инфекцией и вызывает аутоиммунное заболевание, но сюрприз этого исследования заключается в том, что Т-клетки играют другую роль в биологии, о которой мы не знали», — говорит профессор Дэвид Хафлер. «В этой статье мы окончательно показали, что их присутствие связано не только с болезнью, но и является частью нормальной физиологии, и это меняет все».

Исследователи обнаружили, что Т-клетки наиболее плотно сконцентрированы в небольшой области, называемой субфорникальным органом, который расположен глубоко внутри мозга и, как известно, регулирует жажду и голод. Команда обнаружила клетки в субфорникальных органах лабораторных мышей и людей, которые умерли и пожертвовали свой мозг науке. Эта часть мозга также имеет слегка дырявый гематоэнцефалический барьер, который, по мнению исследователей, позволяет клеткам в этой области мозга более легко получать сигналы из крови, чтобы знать, когда его животному-хозяину нужно пить или есть.

«Это делает еще более интересным тот факт, что иммунные клетки также присутствуют там, предположительно, чтобы подавать какой-то сигнал о нормальном состоянии организма», — говорит соавтор исследования Томоми Йошида. Онруководил работой вместе с Эндрю Вангом и Хафлером.

Т-клетки выполняют множество различных функций, и исследователи часто классифицируют этот широкий класс иммунных клеток на более мелкие подклассы на основе типов белков, которые они демонстрируют на своей поверхности. Рассматривая Т-клетки мозга через эту линзу, исследователи YSM обнаружили, что они отличаются от Т-клеток, присутствующих в мембране, которая окружает мозг, и больше всего похожи на те, которые находятся в кишечнике и жировой ткани.

У мышей изменение микробиома кишечника повлияло на транспорт этих Т-клеток в мозг. Исследователи обнаружили, что когда мышата отлучали от груди и начинали есть твердую пищу, соответствующий сдвиг в их микробиоме кишечника запускал перемещение Т-клеток из кишечника в мозг. У мышей, выращенных в среде без микробов, без микробиома кишечника, в мозге не было Т-клеток. А истощение у животных мозговых Т-клеток изменило их поведение поиска пищи, когда мышам предлагали еду после короткого голодания.

Исследователи полагают, что иммунные клетки могут передавать мозгу сигналы о состоянии организма через ранее не обнаруженную форму связи между кишечником и мозгом. Магистраль информации между пищеварительной системой и мозгом, также называемая осью кишечник-мозг, играет много важных ролей в нашем здоровье и благополучии, но предыдущие исследования не выявили прямого пути для иммунных клеток, чтобы попасть в мозг из кишечника.

Другие средства связи между кишечником и мозгом включают блуждающий нерв, который напрямую соединяет мозг с кишечником, и небольшие молекулы, выделяемые в кровь. Опора на диффузию молекул в крови показалась Вангу неэффективным методом коммуникации.

«С точки зрения дизайна это кажется довольно рискованным способом отправки информации», — говорит он. «Как было бы здорово, если бы вы на самом деле перепрограммировали иммунную клетку, чтобы она представляла состояние кишечника, а затем отправили эту клетку в мозг, где она могла бы сообщить мозгу, что она увидела, и позволить мозгу адаптироваться на основе этой информации?»

Именно это и происходит, по мнению Ванга и его коллег. Т-клетки могут сообщать мозгу о состоянии питания организма, но они также могут передавать другие важные сигналы, такие как состояние микробиома кишечника, предполагают исследователи. Ванг полагает, что они могут останавливаться в жировой ткани на своем пути из кишечника в мозг в качестве своего рода контрольной точки контроля качества, но это еще предстоит проверить.

Далее ученые хотят изучить, как Т-клетки узнают, что им нужно перемещаться из кишечника в мозг, а также что происходит с этими клетками при неврологических заболеваниях, таких как рассеянный склероз или болезнь Паркинсона.

«Это исследование поднимает больше вопросов, чем дает ответов», — говорит Йошида. «Но все это интересные вопросы».