Forskare hittar mikrobiomstyrda antiinflammatoriska undergrupper av astrocyter

Astrocyter är den vanligaste typen av celler i centrala nervsystemet (CNS), men de förblir dåligt karakteriserade. Forskare har länge antagit att astrocyternas primära funktion är att ge näring och stöd för hjärnans närmare granskade nervceller; över åren, dock, ökande bevis har visat att astrocyter också aktivt kan främja neurodegeneration, inflammation, och neurologiska sjukdomar.

Nu, ett team som leds av forskare från Brigham och Women's Hospital, har visat att en specifik astrocytsubpopulation kan göra motsatsen, istället serverar en skyddande, antiinflammatorisk funktion i hjärnan baserat på signaler som regleras av bakterierna i tarmen. Fynd om den nya antiinflammationsvägen publiceras i Natur .

Över åren, många labb, inklusive min, har identifierat viktiga roller för astrocyter för att främja neurologiska sjukdomar. Detta är det första fallet där vi visar att åtminstone en delmängd av dessa celler (astrocyter) kan förhindra inflammation. Anledningen till att vi inte har sett detta tidigare var att vi studerade dessa celler som om de var enhetliga, eller en enda celltyp. Men nu har vi beslutet att se skillnaderna mellan dessa celler. "

Francisco Quintana, Doktorsexamen, Motsvarande författare, Ann Romney Center för neurologiska sjukdomar, Brigham

Forskarna använde raffinerade gen- och proteinanalysverktyg för att identifiera den nya astrocytundersättningen. Astrocytpopulationen ligger nära hjärnhinnorna (membranet som omger hjärnan) och uttrycker ett protein som kallas LAMP1, tillsammans med ett protein som heter TRAIL, som kan orsaka andra cellers död. Dessa funktioner hjälper LAMP1+ TRAIL+ astrocyter att begränsa CNS-inflammation genom att inducera celldöd i T-celler som främjar inflammation.

För att bestämma vilken mekanism som styr LAMP1+ TRAIL+ astrocyter i hjärnan, forskarna utförde en serie tester med hjälp av genredigeringsverktyget CRISPR-Cas9. De fann att en viss signalmolekyl, kallas interferon-gamma, reglerar TRAIL -uttryck. Dessutom, de fann att tarmmikrobiomet inducerar uttryck av interferon-gamma i celler som cirkulerar genom kroppen och slutligen når hjärnhinnorna, där de kan främja astrocyt antiinflammatoriska aktiviteter.

Att förstå mekanismerna som driver de antiinflammatoriska funktionerna hos astrocyterna LAMP1+ TRAIL+ kan göra det möjligt för forskare att utveckla terapeutiska metoder för att bekämpa neurologiska sjukdomar, som multipel skleros. Till exempel, de undersöker probiotiska kandidater som kan användas för att reglera astrocyternas antiinflammatoriska aktivitet. Dessutom, forskargruppens nyare data indikerar att vissa hjärntumörer utnyttjar denna väg för att undvika kroppens immunsvar. Utredarna utvecklar därför cancerimmunterapier för att hämnas mot tumörernas attacker.

"Att hitta mikrobiomstyrda antiinflammatoriska undergrupper av astrocyter är ett viktigt framsteg i vår förståelse av CNS-inflammation och dess reglering, "Quintana sa." Detta är en mycket ny mekanism genom vilken tarmen styr inflammation i hjärnan. Den vägleder nya behandlingar för neurologiska sjukdomar, och vi tror att denna mekanism kan bidra till patogenesen av hjärntumörer. "

Quintanas laboratorium identifierade den enda andra undergruppen av astrocyt som är känd för att regleras av tarmmikrobiomet 2016, men utredarna tror att det sannolikt finns andra. "Det blir klart att tarmfloran är viktig vid många sjukdomar, "sa han." Vi har tur att vi har lett ansvaret för att identifiera olika undergrupper av astrocyter och de mekanismer som styr dem. Vi har en lista över andra populationer av astrocyter, och vi arbetar för att se hur tarmfloran kan kontrollera dem. "

• Neonatal antibiotikaxponering kopplad till minskad vikt och längd hos pojkar
• Probiotika som adjuvant behandling för COVID-19-patienter