I ricercatori trovano sottogruppi antinfiammatori di astrociti controllati dal microbioma

Gli astrociti sono il tipo più abbondante di cellule del sistema nervoso centrale (SNC), ma rimangono poco caratterizzati. I ricercatori hanno a lungo supposto che la funzione primaria degli astrociti sia quella di fornire nutrienti e supporto per le cellule nervose del cervello più attentamente esaminate; negli anni, però, prove crescenti hanno dimostrato che gli astrociti possono anche promuovere attivamente la neurodegenerazione, infiammazione, e malattie neurologiche.

Ora, un team guidato da ricercatori del Brigham and Women's Hospital, ha dimostrato che una specifica sottopopolazione di astrociti può fare il contrario, invece servendo un protettivo, funzione antinfiammatoria all'interno del cervello basata su segnali regolati dai batteri che risiedono nell'intestino. I risultati sul nuovo percorso antinfiammatorio sono pubblicati in Natura .

Negli anni, molti laboratori, compreso il mio, hanno identificato ruoli importanti per gli astrociti nella promozione di malattie neurologiche. Questo è il primo caso in cui dimostriamo che almeno un sottoinsieme di queste cellule (astrociti) può prevenire l'infiammazione. Il motivo per cui non l'abbiamo visto prima era perché stavamo studiando queste cellule come se fossero uniformi, o un singolo tipo di cellula. Ma ora abbiamo la risoluzione per vedere le differenze tra queste cellule".

Francesco Quintana, dottorato di ricerca, Autore corrispondente, Centro Ann Romney per le malattie neurologiche, Brigham

I ricercatori hanno utilizzato raffinati strumenti di analisi genica e proteica per identificare il nuovo sottoinsieme di astrociti. La popolazione di astrociti risiede vicino alle meningi (la membrana che racchiude il cervello) ed esprime una proteina chiamata LAMP1, insieme a una proteina chiamata TRAIL, che possono indurre la morte di altre cellule. Queste caratteristiche aiutano gli astrociti LAMP1+TRAIL+ a limitare l'infiammazione del SNC inducendo la morte cellulare nelle cellule T che promuovono l'infiammazione.

Per determinare quale meccanismo controlla gli astrociti LAMP1+TRAIL+ nel cervello, i ricercatori hanno eseguito una serie di test utilizzando lo strumento di modifica genetica CRISPR-Cas9. Hanno scoperto che una particolare molecola di segnalazione, chiamato interferone gamma, regola l'espressione di TRAIL. Inoltre, hanno scoperto che il microbioma intestinale induce l'espressione di interferone-gamma nelle cellule che circolano attraverso il corpo e alla fine raggiungono le meningi, dove possono promuovere le attività antinfiammatorie degli astrociti.

La comprensione dei meccanismi che guidano le funzioni antinfiammatorie degli astrociti LAMP1+TRAIL+ potrebbe consentire ai ricercatori di sviluppare approcci terapeutici per combattere le malattie neurologiche, come la sclerosi multipla. Per esempio, stanno esplorando candidati probiotici che possono essere utilizzati per regolare l'attività antinfiammatoria degli astrociti. Inoltre, i dati più recenti del gruppo di ricerca indicano che alcuni tumori cerebrali sfruttano questo percorso per eludere la risposta immunitaria del corpo. Gli investigatori stanno quindi sviluppando immunoterapie contro il cancro per vendicarsi degli attacchi dei tumori.

"Trovare sottogruppi antinfiammatori di astrociti controllati dal microbioma è un importante progresso nella nostra comprensione dell'infiammazione del SNC e della sua regolazione, " Ha detto Quintana. "Questo è un meccanismo molto nuovo attraverso il quale l'intestino controlla l'infiammazione nel cervello. Guida nuove terapie per le malattie neurologiche, e crediamo che questo meccanismo potrebbe contribuire alla patogenesi dei tumori cerebrali".

Il laboratorio di Quintana ha identificato l'unico altro sottoinsieme di astrociti noto per essere regolato dal microbioma intestinale nel 2016, ma gli inquirenti ritengono che probabilmente ce ne siano altri. "Sta diventando chiaro che la flora intestinale è importante in molte malattie, " ha detto. "Siamo fortunati che abbiamo guidato la carica per identificare diversi sottoinsiemi di astrociti e i meccanismi che li controllano. Abbiamo un elenco di altre popolazioni di astrociti, e stiamo lavorando per vedere come la flora intestinale possa controllarli".

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