Недавно обнаруженные каналы черепа играют роль в иммунитете
Исследователи обнаружили «крошечные каналы», которые позволяют поврежденному мозгу общаться с костным мозгом в процессе воспаления. Эти «туннели» являются ключом к обеспечению быстрого иммунного ответа.
Воспаление возникает как иммунный ответ на случаи инфекции или травмы в организме.
Иммунный ответ является предметом сложного процесса координации, в котором задействована губчатая ткань, известная как костный мозг.
Костный мозг можно найти внутри ряда костей, включая череп, позвонки позвоночного столба и кости ног, такие как большеберцовая кость.
Эта ткань производит как красные кровяные тельца, так и некоторые типы иммунных клеток, все из которых участвуют в воспалении, реагируя на травмы или инфекции.
Теперь исследование, проведенное учеными из Гарвардской медицинской школы в Бостоне, штат Массачусетс, и частично финансируемое Национальным институтом здоровья (NIH), обнаружило, как мозг и костный мозг координируются для обеспечения быстрого целенаправленного иммунного ответа.
Ответ специалисты объясняют в статье, опубликованной в журнале. Природа Неврология, лежит в ранее неизвестных каналах, которые позволяют им общаться.
«Мы всегда думали, что иммунные клетки наших рук и ног перемещаются через кровь в поврежденные ткани мозга. Эти данные позволяют предположить, что вместо этого иммунные клетки могут использовать короткий путь, чтобы быстро добраться до очагов воспаления », - объясняет Франческа Бозетти, директор программы Национального института неврологических расстройств и инсульта Национального института здоровья.
«Воспаление играет решающую роль при многих заболеваниях головного мозга, и возможно, что вновь описанные каналы могут быть важны при ряде состояний. Открытие этих каналов открывает много новых возможностей для исследований ».
Франческа Бозетти
Травмированный мозг набирает помощь из черепа
Сначала исследователи провели исследование на мышиной модели, и как только они узнали, что искать, они также смогли воспроизвести свои выводы на людях.
Используя передовые методы оптической визуализации, они отслеживали движения нейтрофилов, типа иммунных клеток, которые обычно первыми мигрируют в места тела, получившие травму.
В частности, исследователи смогли выяснить, высвобождаются ли нейтрофилы, достигшие ткани мозга, поврежденной в результате инсульта или менингита, из костного мозга, обнаруженного в черепе, или из костного мозга, обнаруженного в большеберцовой кости.
Глядя на мозг мышей, ученые обнаружили, что во время инсульта в поврежденную ткань мозга нейтрофилы в большинстве случаев попадают из черепа, а не из большеберцовой кости.
Однако во время сердечного приступа исследователи обнаружили, что сердце, вероятно, получит одинаковое количество нейтрофилов как из черепа, так и из костного мозга большеберцовой кости, поскольку сердце расположено дальше от обеих этих костных структур.
Также они отметили, что через 6 часов после инсульта в костном мозге черепа меньше нейтрофилов, чем в большеберцовой кости.
Это говорит о том, что поврежденная ткань головного мозга и костный мозг, обнаруженный в черепе, имеют прямые средства «коммуникации», которые позволяют получить быстрый и целевой иммунный ответ от ближайшего «респондента».
«Неожиданное» открытие
Как все это происходит? Первым ключом к разгадке задействованных механизмов стал белок костного мозга, известный как фактор-1, полученный из стромальных клеток (SDF-1), роль которого заключается в регулировании того, когда иммунные клетки хранятся в костном мозге и когда они высвобождаются.
Когда уровни SDF-1 падают, костный мозг выделяет нейтрофилы, чтобы они могли лечить поврежденную ткань.
Команда отметила, что уровни SDF-1 снижаются через 6 часов после инсульта только в костном мозге, обнаруженном в костях черепа, что указывает на то, что костный мозг, обнаруженный в черепе, находится в прямой связи с мозгом, что «предупреждает» его о повреждении. «Вербовка» ближайшего источника помощи.
«Мы [тогда] начали очень внимательно исследовать череп, рассматривая его со всех сторон, пытаясь выяснить, как нейтрофилы попадают в мозг», - объясняет соавтор исследования доктор Маттиас Нахрендорф.
«Неожиданно мы обнаружили крошечные каналы, которые напрямую соединяли костный мозг с внешней оболочкой мозга», - добавляет он.
Доктор Нахрендорф и его команда определили такие «крошечные каналы» связи не только по всему черепу, но и в большеберцовой кости.
Следуя этим открытиям на мышах, исследователи затем искали те же структуры у людей и нашли их; Они сообщают, что каналы, которые они наблюдали в человеческих черепах, были в пять раз больше, чем у мышей.
Более того, как у мышей, так и у людей каналы появляются как во внутреннем, так и во внешнем слоях черепа.
В будущем ученые хотят увидеть, какие другие типы клеток могут перемещаться по этим недавно обнаруженным каналам, и получить больше информации о том, как эти крошечные проходы опосредуют иммунный ответ.
