Układ immunologiczny a rozwój mózgu

Od niedawna wiadomo, że części układu odpornościowego można znaleźć również w mózgu (długo sądzono, że nasz mózg jest ich raczej pozbawiony). Układ odpornościowy jest z mózgiem ściśle związany i bierze udział w jego rozwoju. 

W toku badań naukowych pojawia się coraz więcej informacji dotyczących wpływu układu odpornościowego na rozwoju mózgu. Wiadomo, że elementy odporności wrodzonej (swoistej) i odporności nabytej (nieswoistej) odgrywają niebagatelną rolę w tym obszarze.

 

Mózg zawiera liczne naczynia limfatyczne

W 2015 r. odkryto je w zatokach opony twardej mózgu. Naczynia te służą do transportu limfy wraz z jej składem z płynu mózgowo-rdzeniowego do szyjnych węzłów chłonnych. Z badań wiemy, że służą one do usuwania zbędnych produktów przemiany materii i innych odpadów z CUN. Pogorszenie  tej funkcji powoduje pogorszenie funkcji poznawczych (odkryto, że tak przynajmniej jest u myszy). 

Ponadto mechanizm nieswoistej reakcji odpornościowej i mielinizacja neuronów w układzie nerwowym pojawiły się prawie w tym samym czasie w ewolucji. Przypadek?

Układ odpornościowy i nerwowy mają wiele cech wspólnych, które upodabniają je do siebie. Przede wszystkim oba systemy:

 

  • transportują informacje do odległych regionów ciała,
  • posiadają dużą różnorodność i są niepowtarzalne, 
  • usuwają nieprawidłowe i uszkodzone komórki,
  • zapamiętują, 
  • posiadają akceleratory i hamulce.

 

Różnice

Jednak, pomimo cech wspólnych, można wyodrębnić między nimi kilka istotnych różnic. Po pierwsze, komórki odpornościowe mogą dynamicznie poruszać się w poszukiwaniu celów oraz aktywnie namnażać, a podstawowym sposobem ich komunikacji jest bezpośredni kontakt z pobliskimi komórkami, które są przyciągane przez chemokiny lub białka wydzielnicze. 

Z kolei w układzie nerwowym dojrzałe neurony nie proliferują ani nie migrują aktywnie – dlatego kluczowe znaczenie ma to, gdzie znajdą się podczas rozwoju. Ponadto, w sieci nerwowej niezbędna jest kolejność sygnalizacji pomiędzy komórkami.

Webinary dla fizjoterapeutów i masażystów

Jak układ odpornościowy wpływa na CUN?

Komórki układu odpornościowego zasiedlają głównie opony mózgu i sploty naczyniówkowe. Można jednak je znaleźć również w samym mózgu (np. hipokampie czy opuszce węchowej). Najczęstszy jest mikroglej – stanowi 80% wszystkich komórek odpornościowych w CUN. Reszta to komórki szpiku kostnego, monocyty i makrofagi, komórki dendrytyczne, limfocyty T/B/NK. Limfocyty te, pomimo że rzadko występują w CUN, pełnią bardzo ważną rolę, a mianowicie biorą udział w uczeniu przestrzennym (GPS mózgu), zapamiętywaniu, reakcjach emocjonalnych i odpowiedzi na stres. 

Nie zawsze jest jednak kolorowo. Badania epidemiologiczne wykazały związek pomiędzy odpowiedzią immunologiczną u kobiet ciężarnych a pojawieniem się zaburzeń neurorozwojowych u ich potomstwa (tzw. matczyna aktywacja immunologiczna – MIA). Badania przeprowadzone na małpach i myszach potwierdziły ten związek.

Poniższe zestawienie zawiera funkcje poszczególnych komórek i elementów układu immunologicznego w centralnym układzie nerwowym.

 

Funkcje niektórych komórek odpornościowych w CUN

 

  • Mikroglej

W czasie rozwoju zarodkowego ma wpływ niemal na wszystkie zmiany w CUN. Odpowiada za regulację angiogenezy i waskularyzację, ma kontrolę nad komórkami nerwowymi poprzez modulację ich połączeń, regulację tworzenia synaps, ich przycinania (tzw. pruning) i mielinizację oraz dojrzewanie oligodendrocytów.

  • Limfocyty T

Wykazano, że limfocyty T są zaangażowane w patofizjologię uszkodzeń mózgu u noworodków. U myszy ograniczenie liczby limfocytów T skutkuje utratą różnic płciowych oraz zmianą rozmiaru niektórych rejonów mózgu. 

  • Limfocyty B

Ich liczba kumuluje się w mózgach noworodków, a wraz z wiekiem postępuje ich utrata.

Utrzymują homeostazę tkanek i promują proliferację prekursorów oligodendrocytów.

 

 Inne elementy układu immunologicznego występujące w CUN

 

  • MHCI (MHC klasa 1)

Zespół białek odpowiedzialnych za prezentację antygenów. Pojawia się w aksonach, dendrytach i synapsach oraz kom. glejowych. Są zaangażowane w procesy związane z układem wzrokowym oraz regulują plastyczność synaptyczną i nauczanie motoryczne w móżdżku.

  • Układ dopełniacza

Białka odpowiedzialne za eliminację patogenów i kom. apoptycznych. Produkowane przez neurony i komórki glejowe od wczesnych lat dzieciństwa. Biorą udział w przebudowie synaptycznej.

  • Receptory przeciwciał

Bariera krew-mózg ogranicza przedostanie się dużych białek takich jak przeciwciała. Jednak w komórkach Purkinjego i gleju Bergmanna w móżdżku wykryto receptory dla przeciwciała IgG.

  • CD3

To główny marker limfocytów T. Znajduje się w neuronach siatkówki oka i hipokampie.

  • Cytokiny

Białka sygnalizacyjne, które regulują różne reakcje immunologiczne. Wiele z nich zaangażowanych jest w procesy przeżycia, proliferacji  i różnicowania komórek nerwowych oraz we wzrost aksonów i synaptogenezę.

Cytokiny wyprodukowane w łożysku matki mogą dostać się do mózgu płodu i bezpośrednio wpływać na jego rozwój.

  • Chemokiny

To cytokiny, które służą jako „wabik” dla leukocytów pośrednicząc w ostrym i przewlekłym zapaleniu. Oprócz tego pośredniczą w komunikacji pomiędzy neuronami a mikroglejem wpływając na uczenie się, pamięć i zachowanie.

  • Receptory Toll-podobne

Białka biorące udział w wywoływaniu wrodzonej odpowiedzi immunologicznej. Niektóre z nich pojawiają się w CUN. Podejrzewa się ich udział w takich zjawiskach, jak: wzrost neurytów, plastyczności strukturalnej, funkcjach poznawczych, lękowych, czuciowych i ruchowych oraz namnażaniu komórek prekursorowych w układzie nerwowym.

  • Pentraksyny

Niektóre z nich takie, jak CRP biorą udział w ostrych odpowiedziach immunologicznych. Te białka mogą brać udział w pruningu (przycinaniu synaptycznym), modulować aktywność fagocytarną mikrogleju i promować funkcjonalne tworzenie synaps.

Podsumowanie

Niektóre cząsteczki pierwotnie związane z układem nerwowym odgrywają również ważne role w układzie odpornościowym. To protokadheryny, rodzina efryn i semaforyn. Stymulują one układ immunologiczny. 

Jak widać oba układy łączy bardzo wiele. Coraz więcej badań i doniesień naukowych sugeruje ich współzależność. Nadal jeszcze pozostaje dużo do wyjaśnienia. Jednak w świetle aktualnych doniesień można z cała pewnością stwierdzić, że w dużym stopniu rozwój mózgu zależy od równowagi i stanu naszej odporności.

Jakub Zienkiewicz

Nazywam się Jakub Zienkiewicz, jestem fizjoterapeutą i osteopatą. Żywo interesuję się mechanizmami autoregulacji i samoleczenia naszego ciała. Ich zachwianie skutkuje chorobą. W pracy z pacjentem moim celem jest przywrócenie prawidłowego działania tych procesów i nauczanie, jak zadbać o to, aby taki stan się utrzymał. Zrozumienie tego to pierwszy krok do zdrowia.