Вирус обычной простуды может незаметно нарушать иммунную защиту головного мозга

Фото из открытых источников

Обычный вирус, вызывающий герпес, провоцирует изменения в иммунных клетках головного мозга, что поднимает новые вопросы о воспалении, здоровье мозга и болезни Альцгеймера. Результаты исследования опубликованы в журнале PLOS Pathogens.

Герпес на губах — это та проблема, о которой люди хотят забыть, как только он пройдет. Волдырь заживает, внимание переключается на что-то другое, и жизнь продолжается. Но вирус не исчезает вместе с волдырем. Он остается в нервных клетках на всю жизнь, и некоторые из этих нервов ведут в мозг. Что делает вирус, попав туда, до сих пор плохо изучено.

В новом исследовании ученые заразили мышей вирусом и изучили, что происходит после того, как он достигает мозга. Некоторые иммунные клетки головного мозга активировали противовирусную защиту, одновременно снижая активность генов, отвечающих за поддержание нормального функционирования организма.

Эти клетки помогают поддерживать ткани мозга в хорошем состоянии. Подобные изменения в них связывают с болезнью Альцгеймера, хотя данное исследование не доказывает, что вирус вызывает это заболевание.

Это вирус простого герпеса 1-го типа, или ВПГ-1. Исследователи подсчитали, что доля людей, являющихся его носителями, составляет почти 60%. После первого заражения вирус простого герпеса 1-го типа (HSV-1) остается в небольших скоплениях нервных клеток вне головного мозга. Оттуда он может попасть в мозг по нервам, иннервирующим лицо или обоняние.

В редких случаях вирус простого герпеса 1-го типа (HSV-1) вызывает энцефалит — серьезное воспаление головного мозга. Исследователи также связывают этот вирус с длительным воспалением головного мозга и с проблемами мышления и памяти. Исследовавшие эту связь исследователи искали в собственных иммунных клетках мозга, которые одновременно защищают мозг и помогают поддерживать его в рабочем состоянии.

Когда речь заходит о головном мозге, основное внимание уделяется нервным клеткам. Однако они делят это пространство с микроглией — иммунными клетками, которые отслеживают проблемы, удаляют мусор и помогают налаживать связи между нервными клетками.

Кристи Нимейер из Университета Колорадо Аншутц руководила исследованием вместе со своей коллегой Кимберли Брюс. Сет Фритце из Университета Вермонта был первым автором исследования.

«Микроглия выполняет функции как системы безопасности мозга, так и его обслуживающего персонала», — сказала Нимейер.

Когда появляется вирус, некоторые клетки микроглии реагируют на белки, называемые интерферонами, которые подают клеткам сигнал о включении противовирусной защиты. Исследователи хотели понять, как эта реакция изменяет клетки и гены, участвующие в их повседневном функционировании.

Исследовательская группа заразила взрослых мышей через нос, используя дозу, которая, как правило, достигает мозга, не вызывая у них видимых симптомов заболевания. Контрольная группа получала ту же жидкость, но без вируса.

Шесть дней спустя исследователи изучили мозг мышей, которые не заболели серьезно. Они изучали, какие гены используют иммунные клетки, и картировали небольшие участки ствола головного мозга, который соединяет головной мозг со спинным мозгом.

У неинфицированных мышей микроглия, демонстрирующая сильную интерфероновую реакцию, составляла менее 0,5% от общего числа исследованных иммунных клеток. У инфицированных мышей эта доля возросла почти до 16%.

Это были существенные изменения, но иммунные клетки мозга реагировали по-разному. Микроглия в своем обычном состоянии покоя по-прежнему составляла примерно одинаковую долю среди исследованных клеток.

Противовирусный ответ сопровождался еще одним изменением: активность нескольких генов, участвующих в поддержании нормального функционирования организма, снизилась. Некоторые из этих генов помогают клеткам поглощать и перерабатывать вещества из окружающей среды.

Другой белок, как считается, помогает защищать нервные клетки, отчасти предотвращая слипание бета-амилоида. Бета-амилоид — это белок, который накапливается в бляшках при болезни Альцгеймера. Авторы предположили, что снижение активности этих генов может затруднить выведение вредных веществ.

Однако они не проверили, действительно ли клетки удаляли меньше мусора, поэтому это возможное последствие остается недоказанным. Другие иммунные клетки, называемые макрофагами, демонстрировали аналогичную картину: более сильную противовирусную активность и более слабые сигналы поддержания иммунной системы.

Эти клетки попадают в мозг из кровотока и демонстрируют изменения в большем количестве генов, чем любая другая группа, с которой сравнивала команда.

Исследователи также изучили, как клетки упаковывают свою ДНК. Плотно упакованная ДНК сложнее для использования клеткой, в то время как более открытые участки облегчают доступ к определенным генам. В противовирусных микроглиальных клетках ДНК была более доступна в местах, участвующих в активации противовирусной защиты. Это дало еще одну подсказку о том, как инфекция изменяет реакцию клеток.

«Особенно интересными эти результаты делает то, что вирус не просто вызывает воспаление», — сказала Нимейер. «Это меняет молекулярные программы, которые контролируют функционирование этих иммунных клеток».

Карты ствола головного мозга показали небольшие очаги вируса, в основном вблизи места, где нерв, передающий ощущения от лица, входит в мозг. Наиболее выраженные признаки иммунного ответа наблюдались именно в этих очагах. В зараженных участках наблюдалась та же самая противовирусная генная активность, которую исследователи обнаружили при изучении отдельных клеток.

В инфицированных участках генные сигналы от нервных клеток и клеток, поддерживающих их, были слабее. Это не обязательно означало гибель клеток, поскольку изменения в активности генов также могли объяснить полученные результаты.

Реакция была сосредоточена вокруг вируса, в отличие от широко распространенного воспаления, наблюдаемого при энцефалите. Это позволило исследователям получить представление об изменениях в иммунной системе, происходящих в небольших участках мозга.

Более ранние исследования связывали это противовирусное состояние микроглии и потерю нормальной «хозяйственной» активности с болезнью Альцгеймера. Новые данные предполагают один из возможных способов, с помощью которого инфекция может способствовать формированию этой картины.

Брюс сравнивает эти изменения с изменениями, связанными с другими факторами риска развития болезни Альцгеймера.

«Хотя мы еще не установили, что вирус простого герпеса 1-го типа вызывает болезнь Альцгеймера, это подчеркивает роль иммунной программы микроглии как общего фактора, связывающего инфекцию, старение и генетические факторы риска», — говорит Брюс.

Данный эксперимент не может сказать нам, разовьется ли у человека с герпесом на губах болезнь Альцгеймера. Также это не позволяет показать, как часто эти изменения в иммунной системе происходят у людей и сохраняются ли они после ранней реакции на инфекцию.

В исследовании участвовало лишь несколько мышей, а детальный анализ клеток объединял образцы мозга в один образец для каждой группы. Исследовательская группа составила карту ствола головного мозга только одной зараженной мыши и одной контрольной мыши, поэтому для подтверждения результатов необходимы более масштабные исследования.

Ученые также не могли определить, были ли микроглиальные клетки инфицированы сами или реагировали на инфицированных соседей. При этом каждый мозг исследовали на одинаково ранней стадии, примерно через шесть дней после заражения.

«Важный вопрос заключается в том, сохраняются ли эти изменения после заражения», — сказала Нимейер.

Вирус простого герпеса 1-го типа (HSV-1) может реактивироваться в головном мозге, поэтому исследователи предположили, что после первой инфекции иммунные клетки готовы реагировать сильнее, когда вирус снова активизируется.

Проверка этой идеи — следующий шаг команды. Они планируют изучить, как многократная реактивация может влиять на здоровье мозга с течением времени.

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний