Resultaten, publicerad 14 september i Naturimmunologi , indikerar att element i immunsystemet påverkar både sinne och kropp, och att immunmolekylen IL-17 kan vara en viktig länk mellan de två.
Hjärnan och kroppen är inte så åtskilda som människor tror. Vad vi har funnit här är att en immunmolekyl-IL-17-produceras av immunceller som finns i områden runt hjärnan, och det kan påverka hjärnans funktion genom interaktioner med neuroner för att påverka ångestliknande beteenden hos möss. Vi undersöker nu om för mycket eller för lite av IL-17 kan kopplas till ångest hos människor. "
Jonathan Kipnis, Doktorsexamen, senior författare, Alan A. och Edith L. Wolff, framstående professor i patologi och immunologi och professor i neurokirurgi, neurologi och neurovetenskap
IL-17 är ett cytokin, en signalmolekyl som organiserar immunsvaret mot infektion genom att aktivera och styra immunceller. IL-17 har också kopplats till autism i djurstudier och depression hos människor.
Hur en immunmolekyl som IL-17 kan påverka hjärnstörningar, dock, är något av ett mysterium eftersom det inte finns mycket immunsystem i hjärnan och de få immunceller som finns där producerar inte IL-17. Men Kipnis, tillsammans med första författaren och postdoktoralforskaren Kalil Alves de Lima, Doktorsexamen, insåg att vävnaderna som omger hjärnan vimlar av immunceller, bland dem, en liten population känd som gamma delta T-celler som producerar IL-17. De bestämde sig för om gamma-delta T-celler nära hjärnan har en inverkan på beteendet. Kipnis och Alves de Lima genomförde forskningen vid University of Virginia School of Medicine; båda är nu vid Washington University.
Med hjälp av möss, de upptäckte att hjärnhinnorna är rika på gamma-delta T-celler och att sådana celler, under normala förhållanden, kontinuerligt producerar IL-17, fyller vävnaderna som omger hjärnan med IL-17.
För att avgöra om gamma-delta T-celler eller IL-17 påverkar beteendet, Alves de Lima satte möss genom etablerade tester av minne, socialt beteende, föda och ångest. Möss som saknade gamma-delta T-celler eller IL-17 kunde inte skiljas från möss med normalt immunsystem på alla mått utom ångest. I det vilda, öppna fält lämnar möss utsatta för rovdjur som ugglor och hökar, så de har utvecklat en rädsla för öppna platser.
Forskarna genomförde två separata test som involverade att ge möss möjlighet att komma in i exponerade områden. Medan mössen med normala mängder gamma-delta T-celler och nivåer av IL-17 höll sig mestadels vid de mer skyddande kanterna och slutna områdena under testerna, möss utan gamma-delta T-celler eller IL-17 vågade sig in i de öppna områdena, ett försvinnande av vaksamhet som forskarna tolkade som minskad ångest.
Dessutom, forskarna upptäckte att neuroner i hjärnan har receptorer på sina ytor som svarar på IL-17. När forskarna tog bort dessa receptorer så att neuronerna inte kunde upptäcka närvaron av IL-17, mössen visade mindre vaksamhet. Forskarna säger att resultaten tyder på att beteendeförändringar inte är en biprodukt utan en integrerad del av neuroimmun kommunikation.
Även om forskarna inte utsatte möss för bakterier eller virus för att studera effekterna av infektion direkt, de injicerade djuren med lipopolysackarid, en bakterieprodukt som framkallar ett starkt immunsvar. Gamma-delta T-celler i vävnaderna runt mössens hjärnor producerade mer IL-17 som svar på injektionen. När djuren behandlades med antibiotika, dock, mängden IL-17 reducerades, tyder på att gamma-delta T-celler kan känna av närvaron av normala bakterier som de som utgör tarmmikrobiomet, samt invaderande bakteriearter, och svara på rätt sätt för att reglera beteendet.
Forskarna spekulerar i att länken mellan immunsystemet och hjärnan kunde ha utvecklats som en del av en mångsidig överlevnadsstrategi. Ökad vakenhet och vaksamhet kan hjälpa gnagare att överleva en infektion genom att avskräcka beteenden som ökar risken för ytterligare infektion eller predation i ett försvagat tillstånd, Sa Alves de Lima.
"Immunsystemet och hjärnan har troligtvis utvecklats tillsammans, "Alves de Lima sa." Att välja speciella molekyler för att skydda oss immunologiskt och beteendemässigt samtidigt är ett smart sätt att skydda mot infektion. Detta är ett bra exempel på hur cytokiner, som i princip utvecklades för att bekämpa patogener, verkar också på hjärnan och modulerar beteende. "
Forskarna studerar nu hur gamma-delta T-celler i hjärnhinnorna detekterar bakteriesignaler från andra delar av kroppen. De undersöker också hur IL-17-signalering i neuroner leder till beteendeförändringar.
Skapa en fysisk och genetisk karta över Cannabis sativa
Gasdetekterande elektroniskt piller för diagnos av gastrointestinala besvär
Tarmmikrobiom och IBD - kopplingen kanske i kosten säger studie
Vita blodkroppar och deras roll i hjärnan
Spindelgiftpeptid kan hjälpa till att stoppa smärta vid irritabelt tarmsyndrom
Åtgärder för att förhindra överföring av SARS-CoV-2 genom avloppsvatten i fattiga regioner
Metformin kan hjälpa tarmläckage
Ett team av forskare från University of California, San Diego, har framgångsrikt använt tarmorganoider i sitt labb för att visa effekterna av mediciner för att behandla tillstånd som läckande tarm. St
Strategier för beredskap för barnvård för den andra vågen av COVID-19-pandemin
Även om COVID-19-pandemin hittills har haft en relativt låg inverkan på den pediatriska befolkningen, man befarar att den andra vågen, som redan pågår i många delar av världen, kan ta ut sin rätt för
Tarmmikrobiom kopplat till beteendeproblem hos barn
Barn med beteendeproblem kan ha olika kompositioner i tarmmikrobiomet, med föräldrar som spelar en viktig roll för hur uttalade skillnaderna var, annat än maten de tillhandahåller, en ny studie tyder