Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Odkryli, jak komórki odpornościowe dostają się do mózgu. Nadzieja na leczenie chorób neurodegeneracyjnych

Recommended Posts

Całe pokolenia studentów dowiadywały się, że układ odpornościowy trzyma się z dala od mózgu. Wiedzę tę zyskaliśmy około 100 lat temu, gdy jeden z japońskich naukowców przeszczepił myszy tkankę nowotworową. Układ odpornościowy zwierzęcia potrafił zniszczyć tę obcą tkankę, jednak gdy została przeszczepiona do mózgu, guz rósł bez przeszkód. To sugerowało, że układ odpornościowy w mózgu nie działa. Jednak od pewnego czasu zauważamy, że tak nie jest.

Teraz naukowcy z Wydziału Medycyny Washingon University w St. Louis sądzą, że odkryli, w jaki sposób układ odpornościowy wie, gdy coś złego dzieje się w mózgu. Ich zdaniem komórki tego układu znajdują się w oponach mózgowo-rdzeniowych i tam próbkują płyn mózgowo-rdzeniowy, który krąży w mózgu. Gdy wykryją w nim ślady infekcji lub uszkodzenia, przygotowują się do reakcji immunologicznej.

Każdy organ w naszym ciele jest nadzorowany przez układ odpornościowy, mówi profesor Jonathan Kipnis. Jeśli pojawia się guz, uszkodzenie czy infekcja, układ odpornościowy musi o tym wiedzieć. Jednak do niedawna sądzono, że mózg jest tutaj wyjątkiem. Gdy coś tam się dzieje, układ odpornościowy nie reaguje. To nigdy nie miało dla mnie sensu. Odkryliśmy, że układ odpornościowy nadzoruje tez mózg, ale dzieje się to z zewnątrz. Teraz, gdy wiemy, gdzie ten proces przebiega, otwierają się nowe możliwości wpływania na reakcję układu odpornościowego w mózgu.

W 2015 roku Kipnis i jego zespół odkryli sieć naczyń, przez które płyn i niewielkie molekuły przedostają się z mózgu do węzłów chłonnych, w których rozpoczyna się odpowiedź immunologiczna. Odkrycie to wykazało, że istnieje fizyczne połączenie pomiędzy mózgiem a układem odpornościowym. Jednak odkryte naczynia pozwalały na opuszczanie mózgu. Nie było jasne, czy komórki układu odpornościowego są w stanie się do niego dostać lub sprawdzać, co się w nim dzieje.

Kipnis i doktor Justin Rustenhoven, główny autor artykułu opublikowanego w niedawnym numerze Cell, rozpoczęli poszukiwania miejsc, które dawałyby układowi odpornościowemu dostęp do mózgu. Kluczem do sukcesu okazał się fakt, że wspomniane naczynia odprowadzające płyn z mózgu biegły wzdłuż zatok opony twardej.

Eksperymenty wykazały, że zatoki te są pełne molekuł i komórek odpornościowych, które zostały przyniesione z krwią. Znaleziono tak wiele różnych typów komórek odpornościowych. Odkrycie to sugeruje, że układ odpornościowy nadzoruje mózg z pewnej odległości i przystępuje do działania tylko wówczas, gdy wykryje niepokojące sygnały. To może wyjaśniać, dlaczego przez długi czas uważano, iż nie działa on w mózgu.

Aktywność układu odpornościowego w mózgu mogłaby być bardzo szkodliwa. Mógłby zabijać neurony i powodować opuchliznę. Mózg nie toleruje zbyt dużej opuchlizny, gdyż otoczony jest sztywną czaszką. Dlatego też układ odpornościowy został wypchnięty poza mózg, gdzie może go nadzorować bez ryzyka spowodowania uszkodzeń, stwierdza Rustenhoven.

Wyniki najnowszych badań mogą przydać się np. do leczenie stwardnienia rozsianego. Wiadomo bowiem, że choroba ta jest spowodowana atakiem układu odpornościowego na osłonkę neuronów. Podczas badań na modelu mysim udał się wykazać, że choroba ta prowadzi do akumulacji komórek układu odpornościowego w zatokach opony twardej. Nie można więc wykluczyć, że choroba zaczyna się właśnie tam i rozprzestrzenia się na cały mózg.

Potrzebne są kolejne badania, które potwierdzą ewentualną rolę zatok opony twardej w chorobach neurodegeneracyjnych. Jeśli są one bramami do mózgu, możemy spróbować opracować terapie, które powstrzymają zbyt aktywne komórki układu odpornościowego przed dostaniem się do mózgu. Zatoki są blisko powierzchni, więc być może uda się nawet podawać leki przez czaszkę. Teoretycznie można by opracować maści lecznicze, które przedostawałyby się przez czaszkę i docierały do zatok. Być może właśnie znaleźliśmy miejsce, w którym rozpoczyna się stan zapalny powodujący wiele chorób neuroimmunologicznych i być może będziemy w stanie coś z tym zrobić, dodaje Kipnis.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Kolonii zaproponowali nowatorskie podejście do leczenia zaburzeń jedzenia. Wykazali, że neurony AgRP (agouti-related peptide neurons) kontrolują uwalnianie endogennych lizofosfolipidów. Te z kolei kontrolują pobudzanie komórek nerwowych w korze mózgowej stymulujących pobieranie żywności. W całym procesie kluczową rolę odgrywa szlak sygnałowy kontrolowany przez enzym o nazwie autotaksyna (ATX), odpowiedzialny za produkcję kwasu lizofosfatydowego (LPA). Uczeni stwierdzili więc, że w walce z kompulsywnym objadaniem się i otyłością mogłyby pomóc inhibitory autotaksyny.
      Zespół pod kierunkiem profesorów Johanessa Vogta (Uniwersytet w Kolonii), Roberta Nitscha (Uniwersytet w Münster) oraz Thomasa Horvatha (Yale School of Medicine) wykazała, że u ludzi z zaburzonym szlakiem sygnałowym LPA częściej występują otyłość oraz cukrzyca typu II. Dodali do tego spostrzeżenie, że to kontrola pobudzenia neuronów w korze mózgowej przez LPA odgrywa kluczową rolę w kontrolowaniu zachowań związanych z odżywianiem się. Neurony AgRP regulują poziom lizofosfatydylocholiny (LPC) w krwi. LPC dociera do mózgu, gdzie autotaksyna zamienia ją w LPA, stymulujący specyficzne neurony w mózgu, co prowadzi do zwiększenia przyjmowania żywności.
      Przeprowadzone eksperymenty na myszach wykazały, że po okresie postu w krwi zwierząt pojawiło się więcej LPC, co prowadziło do zwiększenia stymulacji LPA w mózgu. Myszy aktywnie poszukiwały jedzenia. Gdy naukowcy podali im inhibitory autotaksyny, poziomy LPC i LPA spadły. Z kolei myszy otyłe, którym regularnie podawano inhibitory autotaksyny, straciły na wadze.
      Zarówno po manipulacji genetycznej, jak i po podaniu inhibitorów ATX zauważyliśmy zarówno znaczące zmniejszenie nadmiernego przyjmowania pożywienia jak i otyłości. Prowadzone przez nas od lat badania nad działaniem LPA na mózg okazały się przydatne również w kontrolowania zachowań związanych z jedzeniem, mówi profesor Vogt. Z kolei profesor Nitsch wskazuje, że dzięki temu może powstać lek do walki z otyłością. Uzyskane przez nas wyniki pokazują, że osoby z zaburzonym szlakiem sygnałowym LPA z większym prawdopodobieństwem są otyłe i cierpią na cukrzycę typu II. To pokazuje, że inhibitory ATX mogą być skutecznym lekiem. Wraz z Instytutem Hansa Knölla w Jenie prowadzimy prace nad stworzeniem takich inhibitorów dla ludzi.
      Więcej na ten temat można przeczytać na łamach Nature.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Gdy na początku XX wieku naukowcy zaczęli wykorzystywać elektrody do rejestrowania aktywności mózgu, zauważyli sygnały, które nazwali „falami mózgowymi”. Od tamtej pory są one przedmiotem intensywnych badań. Wiemy, że fale są przejawem zsynchronizowanej aktywności neuronów, a zmiany w intensywności fal reprezentują zmniejszającą się i zwiększającą aktywność grup neuronów. Powstaje pytanie, czy i w jaki sposób fale te uczestniczą w przekazywaniu informacji.
      Kwestię tę postanowił rozstrzygnąć doktorant Tal Dalal z Multidyscyplinarnego Centrum Badań nad Mózgiem na Uniwersytecie Bar-Ilan. Z artykułu opublikowanego na łamach Cell Reports [PDF] dowiadujemy się, że badacze zmienili poziom synchronizacji fal mózgowych w obszarze przekazywania informacji. Następnie sprawdzili, jak wpłynęło to na przekazanie informacji i jak została ona zrozumiana przez obszar mózgu, do którego dotarła.
      Badacze skupili się na części mózgu zawiadującej układem węchowym. Charakteryzuje się ona bowiem silną aktywnością fal mózgowych, a za ich synchronizację odpowiada w tym regionie szczególny typ neuronów. Uczeni wykorzystali metody optogenetyczne, pozwalające na włączanie i wyłączanie aktywności neuronów za pomocą impulsów światła. Dzięki temu mogli obserwować, w jaki sposób włączenie i wyłączenie synchronizacji w jednym regionie wpływało na przekazywanie informacji do innego obszaru mózgu.
      Manipulacji dokonywano w miejscu (nazwijmy je regionem początkowym), w którym dochodzi do wstępnego przetwarzania informacji z układu węchowego. Stamtąd informacja, zsynchronizowana lub niezsynchronizowana, trafiała do kolejnego obszaru (region II), gdzie odbywa się jej przetwarzanie na wyższym poziomie.
      Naukowcy odkryli, że zwiększenie synchronizacji neuronów w regionie początkowym prowadziło do znaczącej poprawy tempa transmisji i przetwarzania informacji w regionie II. Gdy zaś poziom synchronizacji zmniejszono, do regionu II trafiała niepełna informacja.
      Naukowcy dokonali też niespodziewanego odkrycia. Ze zdumieniem zauważyliśmy, że aktywowanie neuronów odpowiedzialnych za synchronizację, prowadziło do spadku ogólnej aktywności w regionie początkowym, więc można się było spodziewać, że do regionu II trafi mniej informacji. Jednak fakt, że dane wyjściowe zostały lepiej zsynchronizowane kompensował zmniejszoną aktywność, a nawet zapewniał lepszą transmisję, mówi Dalal.
      Autorzy badań doszli więc do wniosku, że synchronizacja jest niezwykle ważna dla przekazywania i przetwarzania informacji. To zaś może wyjaśniać, dlaczego zmniejszenie poziomu synchronizacji neuronów, co objawia się mniejszą intensywnością fal mózgowych, może prowadzić do deficytów poznawczych widocznych np. w chorobie Alzheimera. Dotychczasowe badania pokazywały, że istnieje korelacja pomiędzy zmniejszonym poziomem synchronizacji, a chorobami neurodegeneracyjnymi, ale nie wiedzieliśmy, dlaczego tak się dzieje. Teraz wykazaliśmy, że synchronizacja bierze udział w przekazywaniu i przetwarzaniu informacji, więc to może być powód obserwowanych deficytów u pacjentów, mówi Dalal.
      Badania prowadzone przez Dalala i profesora Rafiego Haddada mogą doprowadzić do pojawienia się nowych terapii w chorobach neurodegeneracyjnych. Nie można wykluczyć, że w przyszłości uda się przywrócić odpowiednią sychnchronizację fal mózgowych u chorych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W jaki sposób mózg decyduje, jak najlepiej poruszać naszym ciałem? Okazuje się, że dla układu nerwowego to spore wyzwanie, gdyż mamy setki mięśni, które muszą być koordynowane setki razy na sekundę, a liczba możliwych wzorców koordynacji, z których musi wybierać mózg, jest większa niż liczba ruchów na szachownicy, mówi profesor Max Donelan z kanadyjskiego Simon Fraser University. Donelan i jego zespół badali, w jaki sposób ciało adaptuje się d nowych ruchów. A ich badania mogą mieć znaczenie zarówno dla treningu sportowców, jak i rehabilitacji niepełnosprawnych.
      Naukowcy zauważają, że bardzo często doświadczamy zmian zarówno w naszym organizmie, jak i w środowisku zewnętrznym. Być może lubisz biegać w niedzielę rano, Twoje mięśnie będą tym bardziej zmęczone im dłuższy dystans przebiegniesz. A może w czasie wakacji biegasz po plaży, gdzie podłoże jest luźne i nierówne w porównaniu z chodnikiem, po którym codziennie chodzisz. Od dawna jesteśmy w stanie rejestrować zmiany w sposobie poruszania się, ale dotychczas chyba nie docenialiśmy, w jaki sposób nasz organizm do takich zmian się adaptuje, stwierdza Donelan.
      Chcąc przyjrzeć się tym zmianom kanadyjscy neurolodzy podjęli współpracę z inżynierami z Uniwersytetu Stanforda, którzy specjalizują się w tworzeniu egzoszkieletów.
      Badania kanadyjsko-amerykańskiego zespołu przyniosły bardzo interesujące wyniki. Okazało się, że system nerwowy, ucząc się wzorców koordynacji nowych ruchów, najpierw rozważa i sprawdza wiele różnych wzorców. Stwierdzono to, mierząc zmienność zarówno samego ruchu ciała jako takiego, jak i ruchów poszczególnych mięśni i stawów. W miarę, jak układ nerwowy adaptuje się do nowego ruchu, udoskonala go, a jednocześnie zmniejsza zmienność. Naukowcy zauważyli, że gdy już nasz organizm nauczy się nowego sposobu poruszania się, wydatek energetyczny na ten ruch spada aż o 25%.
      Z analiz wynika również, że organizm odnosi korzyści zarówno z analizy dużej liczby możliwych wzorców ruchu, jak i ze zmniejszania z czasem liczby analizowanych wzorców. Zawężanie poszukiwań do najbardziej efektywnych wzorców pozwala bowiem na zaoszczędzenie energii.
      Zrozumienie, w jaki sposób mózg szuka najlepszych sposobów poruszania ciałem jest niezwykle ważne zarówno dla ultramaratończyka, przygotowującego się do biegu w trudnym terenie, jak i dla pacjenta w trakcie rehabilitacji po uszkodzeniu rdzenia kręgowego czy wylewu. Na przykład trener, który będzie wiedział, w którym momencie organizm jego podopiecznego zaadaptował się do nowego programu treningowego, będzie wiedział, kiedy można wdrożyć kolejne nowe elementy. A twórcy egzoszkieletów pomagających w rehabilitacji dowiedzą się, w którym momencie można przed pacjentem postawić nowe zadania, bo dobrze opanował wcześniejsze.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Krwawienie z naczyń krwionośnych podczas operacji neurochirurgicznych to poważny problem. Krew zasłania pole widzenia i konieczne jest jej usuwanie. Dlatego pole operacyjne, w którym nie pojawiałaby się krew czyniłoby cały zabieg bardziej precyzyjnym i bezpiecznym. Naukowcy z University of Texas w Austin i University of California, Irvine, opracowali właśnie laserową platformę do bezkrwawej resekcji tkanki mózgowej.
      Obecnie podczas zabiegów neurochirurgicznych, by zapewnić dobre pole widzenia, wykorzystuje się ultradźwiękowe aspiratory, po których stosuje się przyżeganie (elektrokauteryzację). Jako jednak, że obie metody stosowane są jedna po drugiej, wydłuża to operację. Ponadto przyżeganie może prowadzić do uszkodzenia części tkanki.
      Specjaliści z Teksasu i Kalifornii wykazali podczas eksperymentów na myszach, że ich nowy laser pozwala na bezkrwawą resekcję tkanki. Ich system składa się z urządzenia do koherencyjnej tomografii optycznej (OCT), które zapewnia obraz w mikroskopowej rozdzielczości, bazującego na iterbie lasera do koagulacji naczyń krwionośnych oraz wykorzystującego tul lasera do cięcia tkanki.
      Maksymalna moc lasera iterbowego wynosi 3000 W, a urządzenie pozwala na dobranie częstotliwości i długości trwania impulsów w zakresie od 50 mikrosekund do 200 milisekund, dzięki czemu możliwa jest skuteczna koagulacja różnych naczyń krwionośnych. Laser ten emituje światło o długości 1,07 mikrometra. Z kolei laser tulowy pracuje ze światłem o długości fali 1,94 mikrometra, a jego średnia moc podczas resekcji tkanki wynosi 15 W. Twórcy nowej platformy połączyli oba lasery w jednym biokompatybilnym włóknie, którym można precyzyjnie sterować dzięki OCT.
      Opracowanie tej platformy możliwe było dzięki postępowi w dwóch kluczowych dziedzinach. Pierwszą jest laserowa dozymetria, wymagana do koagulacji naczyń krwionośnych o różnych rozmiarach. Wcześniej duże naczynia, o średnicy 250 mikrometrów i większej, nie poddawały się laserowej koagulacji z powodu szybkiego wypływu krwi. Mój kolega Nitesh Katta położył podstawy naukowe pod metodę dozymetrii laserowej pozwalającej na koagulowanie naczyń o średnicy do 1,5 milimetra, mówi główny twórca nowej platformy, Thomas Milner.
      Drugie osiągnięcie to odpowiednia metodologia działań, która pozwala na osiągnięcie powtarzalnej i spójnej ablacji różnych typów tkanki dzięki głębiej penetrującym laserom. Jako, że laserowa ablacja jest zależna od właściwości mechanicznych tkanki, cięcia mogą być niespójne, a w niektórych przypadkach mogą skończyć się katastrofalną niestabilnością cieplną. Nasza platforma rozwiązuje oba te problemy i pozwala na powtarzalne spójne cięcie tkanki miękkiej jak i sztywnej, takiej jak tkanka chrzęstna.
      Na łamach Biomedical Optics Express twórcy nowej platformy zapewniają, że w polu operacyjnym nie pojawia się krew, jakość cięcia jest odpowiednia i obserwuje się jedynie niewielkie uszkodzenia termiczne tkanki.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nie od dzisiaj wiemy, że spożywanie dużych ilości alkoholu negatywnie wpływa na mózg. U alkoholików następuje zmiana struktury i wielkości mózgu, co negatywnie odbija się na ich zdolnościach poznawczych. Jednak wyniki najnowszych badań pokazują, że do zmian mózgu dochodzi już przy spożyciu od niewielkich do umiarkowanych ilości alkoholu. Wystarczy kilka butelek piwa lub kieliszków wina tygodniowo, by doszło do zmniejszenia mózgu.
      Przeprowadzone przez naukowców z University of Pennsylvania badania pokazały na przykład, że jeśli osoba w wieku powyżej 50 lat zwiększy spożycie z jednej jednostki alkoholu (ok. 240 ml piwa) do dwóch jednostek (ok. 0,5 l piwa lub lampka wina) dziennie, to zmiany zachodzące w jej mózgu są takie, jakby osoba ta postarzała się o 2 lata. Z kolei przejście z dwóch do trzech jednostek alkoholu dziennie wywołuje zmiany odpowiadające postarzeniu się mózgu o 3,5 roku.
      "Dzięki temu, że pracowaliśmy na dużej próbie badanych mogliśmy wyłapać subtelne zmiany, nawet takie zachodzące pomiędzy spożywaniem pół a całej butelki piwa dziennie", mówi jeden z autorów badań, Gideon Nave. Uzyskane przez nas wyniki stoją w sprzeczności z tym, co obecnie opisują oficjalne zalecenia dotyczące bezpiecznych ilości spożywanego alkoholu. Na przykład zgodnie z zaleceniami National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism kobiety nie powinny pić więcej niż jednego drinka dziennie, a limit dla mężczyzn jest dwukrotnie wyższy. Jednak jest to ilość, która już przekracza bezpieczny poziom konsumpcji opisany w naszych badaniach, stwierdza profesor psychiatrii Henry Kranzler.
      Uczeni z Pennsylvanii wykorzystali dane z UK Biobank, dużej bazy danych zawierających szczegółowe informacje zdrowotne, w tym dane genetyczne, o 500 000 tysiącach mieszkańców Wielkiej Brytanii. Naukowcy skupili się na badaniach rezonansem magnetycznym mózgów ponad 36 000 osób i szacowali objętość istoty białej i szarej w różnych regionach mózgu tych osób. Pod uwagę wzięto takie czynniki jak wiek, wzrost, płeć, BMI, palenie papierosów, status społeczno-ekonomiczny, genetykę, miejsce zamieszkania oraz ogólną wielkość głowy. Badanych zapytano o to, ile piją alkoholu.
      Już uśrednienie spożycia alkoholu w całej grupie ujawniło pewien niewielki, ale wyraźny wzorzec. Otóż zauważono, że alkohol redukuje średnią objętość istoty białej i szarej w całej populacji. O ile różnica pomiędzy osobami, które w ogóle nie piły alkoholu, a tymi, które piły średnio jedną jednostkę dziennie (przypomnijmy, że 1 jednostka to ok. 0,5 butelki piwa dziennie) nie była zbyt duża, to już różnica pomiędzy spożywaniem 1 a 2 lub 3 jednostek była wyraźna. To nie jest zależność liniowa. Im więcej pijesz, tym jest gorzej, mówi Remi Daviet. Nawet gdy z analizy usunięto dane osób najwięcej pijących, zależność między spożyciem alkoholu, a zmniejszoną objętością mózgu była widoczna. Co więcej, nie stwierdzono, by dochodziło do zmniejszenia objętości tylko w jakichś określonych regionach mózgu.
      Uczeni, chcąc lepiej opisać swoje spostrzeżenia, porównali zmniejszenie objętości mózgu pod wpływem alkoholu, z jego zmniejszeniem związanym ze starzeniem się. Z ich obliczeń wynika, że wypijanie 1 jednostki alkoholu dziennie postarza mózg o pół roku. Jednak już wypijanie średnio 4 jednostek alkoholu dziennie – czyli ekwiwalentu 2 butelek piwa – powoduje takie zmniejszenie objętości mózgu, jakby był on o 10 lat starszy niż w rzeczywistości.
      Naukowcy już planują wykorzystać UK Biobank i inne duże bazy danych do odpowiedzi na dodatkowe pytania. Tutaj patrzyliśmy na uśrednioną konsumpcję dzienną. Chcielibyśmy jednak sprawdzić, czy np. picie jednej jednostki alkoholu dziennie jest lepsze niż nie picie przez cały tydzień, a później wypicie w ciągu dnia 7 jednostek. Istnieją podstawy, by przypuszczać, że tego typu okresy większego picia przynoszą większe szkody, niż regularnego umiarkowanego picia, jednak dowody te nie opierają się na dużych zestawach danych, stwierdzają autorzy badań.
      Z wynikami badań możemy zapoznać się na łamach Nature Communications.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...