Следователи уже знали, что было коммуникационное шоссе между мозгом и иммунной системой, но было неясно о том, как точно, как мозг посылает сигналы в иммунную систему. В то время как цель клеток иммунной системы состоит в том, чтобы защитить и защитить тело, иронически «призыв к оружию» мозга может нанести больше ущерба, чем хороший, когда это приказывает иммуноцитам вступать в мозг. Постоянство этих клеток может вызвать хроническое воспаление и повредить мозг.
В их новом исследовании, описанном в Науке, Сигнализирующей 13 апреля, исследователи Джонса Хопкинса говорят, что есть доказательства, что пузырьки или маленький (о размере вируса), подобные жиру молекулы и заполненные белком мешки выпустили от типа иммуноцита в мозгу, названном путешествием астроцитов через кровоток к печени. Печень тогда приказывает лейкоцитам идти на место повреждения мозга.«Эта работа описывает совершенно новый способ, которым мозг говорит с телом», говорит Норман Хоги, доктор философии, преподаватель невралгии в Медицинской школе Университета Джонса Хопкинса. «Идентификация этого пути помогла нам точно определить способы препятствовать этому процессу и уменьшить повреждение головного мозга, навлеченное собственной чрезмерной иммунной реакцией тела».Из-за работы нескольких других сотрудников говорит Хоги, его команда знала, что своего рода продвигающая воспламенение молекула была выпущена от мозга и предназначена к печени после травмы головного мозга, чтобы послать клетки иммунной системы в поврежденную область, но личность этого посредника была неуловима в течение многих лет.
Вопросы остались от того, чем сигнал был, и как, точно, сигнал добрался полностью до печени от мозга, особенно так как гематоэнцефалический барьер предотвращает много молекул в мозгу от пересечения в остальную часть тела, так же, как это препятствует тому, чтобы молекулы вошли в мозг. Команда сосредоточилась на ферменте, названном нейтральной сфингомиелиназой, известной как nSMase2, который они знали из отдельного проекта, был включен иммунной системой химический посыльный, 1 бета (IL-1b) интерлейкина цитокина, которая способствует воспламенению. Сфингомиелиназы как nSMase2 играют нормальную роль в метаболизме клетки, ломая жирные молекулы в меньшие компоненты, что клетки используют в течение каждого дня функции.
Чтобы видеть, был ли возможно nSMase2 также вовлечен в приведение в готовность иммунной системы во время травмы головного мозга, исследователи подражали травме головного мозга у мышей, вводя цитокин IL-1b в striatum, структура, найденная в глубоком центре мозга. Как группа сравнения, они ввели солончак (морской) в той же самой мозговой области других мышей. Они также ввели мозги мыши и с цитокином IL-1b и с препаратом, названным altenusin, который блокирует nSMase фермент от работы.
Спустя двадцать четыре часа после инъекции, исследователи видели большие количества лейкоцитов иммунной системы в образцах ткани разъедающих мозгов около места травмы тех мышей, введенных с цитокином IL-1b, но не в мозговой ткани контрольной группы мышей. Кроме того, они больше не видели тот же самый большой приток лейкоцитов в мозг, когда они использовали препарат, который запретил nSMase с количеством лейкоцитов в мозгу, заходящем приблизительно 90 процентов. Это открытие сказало исследователям участия nSMase2, но все еще не сказало им о сигнале, посланном из мозга активировать иммунную реакцию тела.
Согласно Haughey, после многих неудавшихся экспериментов, чтобы определить посыльного мозга, он навестил своего коллегу и сотрудника Дэниела Энтони в Оксфордском университете, который представил его понятию «экзосом» – миниатюрные пузырьки, выпущенные от клеток.«Тот разговор был ‘Ах ха’ момент, когда все это начало иметь смысл», говорит Хоги.Он прочитал более ранние исследования, показывающие, что фермент nSMase2 требовался для формирования и выпуска экзосом.
Экзосомы формируются в отделениях для клеток и выпуске вне клетки, когда эти отделения соединяются с окружающей мембраной клетки. Экзосомы окружены частями клеточной мембраны и заполнены белками и различными типами РНК генетического материала.
Чтобы проверить, что экзосомы были источником этого мозга, чтобы придать форму коммуникацию, исследовательская группа Хоги изолировала экзосомы от крови мышей спустя четыре часа после впрыскивания цитокина IL-1b в мозг и затем ввела экзосомы в вены хвоста различных мышей, у которых уже были цитокин и препарат nSMase-блокирования altenusin в их мозгах.Исследователи нашли, что лейкоциты у здоровых мышей, которые получили экзосомы от крови мышей с повреждением головного мозга, поехали в место травмы головного мозга, которую говорят исследователи, демонстрирует, что экзосомы, выпущенные от мозга в ответ на повреждение, приводят в готовность иммунную систему, чтобы послать стражей иммуноцита в мозг.
Когда они лишили пузырьки белка и их генетического груза и ввели их назад в мышей, клетки крови больше не шли на место травмы головного мозга.Наконец, исследователи проанализировали белок и содержание генетического материала экзосом, чтобы определить, что молекулы в этом предупредили иммунную систему о повреждении головного мозга. Они нашли 10 уникальных белков и 23 microRNAs – короткие части РНК, которые не кодируют для генов – на увеличенных уровнях в пузырьках.
У нескольких из этих компонентов были связи с определенным механизмом, используемым печенью, чтобы активировать воспламенение.«Учитывая терапевтический потенциал цели nSMase, мы теперь работаем в тесном сотрудничестве с доктором Барбарой Слушер, доктором Камило Рохасом, доктором Аджитом Томасом и коллегами на средстве для Изобретения лекарства Джонса Хопкинса, чтобы определить мощные ингибиторы nSMase фермента, который может быть развит для клинического использования», говорит Хоги.