Как си комуникират мозъкът и имунната система

Неврология и имунология – две отделни науки?

Нервната и имунната система са еднакво значими за оцеляването на организма. Традиционно се е смятало, че са независими една от друга, а взаимодействията помежду им са свързани главно с проявата на мозъчни заболявания. Пример е множествената склероза, при която имунната система атакува мозъчната тъкан. Въпреки това увеличаващите се научни доказателства и дори нашите собствени преживявания подсказват, че между тези две системи има активен диалог.

Напредъкът в молекулярната биология значително обогатява знанията ни за човешката физиология. Молекулярната биология е в центъра на прогресивното развитие на генетиката и омикстехнологиите (анализ на ДНК, РНК, белтъци и метаболити). Преди няколко десетилетия изследването на експресията и функциите на дадена молекула в различни физиологични системи (освен в тази, в която е установена) е било рядкост. В днешно време сигналните пътища в клетките често се изследват при различни физиологични системи с използването на едни и същи лабораторни техники. Размиването на границите между дисциплините е основният резултат от този научен подход. Въпреки това той е сравнително нов. Доказателство и пример е развитието на научните изследвания при невроимунитета.

Изследването на невронно-имунните взаимодействия започва с психосоматичния подход: психологическите фактори и емоциите влияят на проявата и развитието на болестни състояния като алергии, язва на стомаха, рак, автоимунни заболявания, инфекции. Вторият подход е „биоповеденчески“: експериментални стресови фактори влияят на имунната система. При този подход се смята, че имунната система може да бъде модулирана и от условни стимули. Третият подход е основан на междуклетъчната комуникация: клетките на имунната система експресират невротрансмитерни рецептори и хипофизни пептиди. Той е последван от невроанатомичния подход: инервирането на далака и другите лимфоидни органи се осъществява посредством автономна нервна система. Последният подход разглежда ефектите на имунните фактори върху невроендокринната система.

Поведението и имунната система

Изследванията на физиологичните стресови фактори при човека, водещи до предразположеност към тежки инфекции – бактериални, алергични, автоимунни и ракови заболявания – или до трудно възстановяване след тях, включват промени в механизмите на имунологичната защита. Смъртта на близък човек от семейството например е смятана за силен стресов момент в живота, който се свързва с депресия и повишен риск от заболеваемост и смъртност.

Голяма част от тези заболявания са с имунологичен характер. Промените във функциите на имунната система се дължат, от една страна, на връзката между психологическите фактори и от друга – на промяна в податливостта на развитие на дадено заболяване или влошаването му. Промяната в имунната реактивност – например пониженото ниво на лимфопролиферативния отговор към стимулиране с митогени (малки протеини или пептиди, които предизвикват клетъчно делене) или нарушената активност на клетките „натурални убийци“ (NK клетки) – е установена при хора, преминали през тежка загуба на близък. Други изследвания сочат, че понижаването на имунитета е свързано също с раздяла или развод.

Въпреки че гореспоменатите житейски събития, логично, са стресиращи, промяна във функциите на имунната система може да настъпи и при хора, преминаващи през по-леки стресови ситуации, които обикновено са неизбежна част от живота. Например промени в имунитета са установени при студенти по медицина, на които им предстоят изпити, и при футболисти преди важен мач. Нивото на безпокойство по време на сесия при студентите е значително по-високо в сравнение с другите периоди от учебната година.

Установено е, че при студентите по медицина, които са в сесия, нивото на активността на NK клетките и процентът на хелперните Т-лимфоцити намаляват. При студенти, серопозитивни за Епщайн-Бар вирус (EBV), e повишен титърът на анти-EBV антителата, което означава, че вирусът се размножава в по-големи количества. Това се обяснява с понижен клетъчен отговор на латентния вирус по време на изпитните периоди. На участвалите в изследването студенти са направени и личностни тестове, чрез които е изяснено, че други събития в личния им живот не са имали подобно влияние.

Ролята на имунната система при развитието на централната нервна система и стареенето на организма

Въпреки че знанията за влиянието на имунитета върху невронната активност са се увеличили значително през последното десетилетие, разбирането на учените за обратния процес – как мозъкът влияе върху периферната имунна активност – е много по-ограничено.

Част от молекулите, които играят роля и при нервната, и при имунната система, са ключови за мониторинга и отговора на промените във вътрешната и външната среда. HLA гените от клас I са основни участници в представянето на антигени. Тяхната експресия е установена в невроните, в областта на аксоните, дендритите и синапсите и в глиалните клетки, особено в началните постнатални стадии на развитието. Накратко, те участват в усъвършенстването на пластичността на зрителната система и двигателното обучение в малкия мозък.

Все още предстои да се изясни дали HLA молекулите от клас I имат специфични функции и дали голямото им разнообразие (полиморфизъм) е свързано с развитието на централната нервна система (ЦНС) и когнитивните функции при определени заболявания, като аутизъм и шизофрения. Друг неизяснен въпрос е дали HLA молекулите от клас I наистина представят антигени в ЦНС и ако е така, какъв тип антигени са представени и дали са съществени за образуването на специфични невронни мрежи.

Стареенето е свързано с промени от имунен характер, които водят до клинични прояви. Например когато един човек остарява, се увеличава податливостта на определени инфекции и активността на много ваксини се понижава. Тези клинични характеристики на стареенето са придружени от общо понижаване на защитните имунни отговори, известни като „имунно стареене“. Стареенето е свързано и с ниска степен на постоянно възпаление, което съществува без явна инфекция. Имунното стареене и описаното възпаление са взаимнозависими процеси и настъпват с напредване на възрастта поради редица фактори, включително латентни инфекции, метаболитни промени и др.

Роля на невроимунологията при болестта на Алцхаймер

Това е често срещано невродегенеративно заболяване, като най-големият рисков фактор за проявата му е стареенето. Невродегенеративните маркери включват два патологични белтъка, които се натрупват в мозъка: амилоид бета и тау. Смята се, че освен тях има и други маркери, които могат да регулират развитието на заболяването и проявата на клиничните симптоми. Един от тях е аполпопротеин Е (ApoE). Той има имуномодулаторна активност. Смята се, че изоформата ApoE4 има роля при развитието на заболяването, като лимитира пречистването на бета-амилоидните плаки от мозъка.

Перспективи и бъдещи насоки

В продължение на няколко десетилетия нервната и имунната система са изследвани независимо една от друга, но сега се знае, че те комуникират и че тази комуникация служи за физиологичното адаптиране и в здраво състояние, и при развитие на дадено заболяване. Въпреки това все още има сериозни празнини в изясняването на сложната комуникация. Голяма част от техниките, необходими за разплитането на тези въпроси (например РНК секвениране), и анализът на огромните бази данни започват да стават по-достъпни. Така учените имат уникална възможност да изяснят какъв е терапевтичният капацитет на мозъка.

Заглавно изображение: Магнитно-резонансна томография. Източник: Unsplash