Ο εγκέφαλος μπορεί να κατευθύνει το ανοσοποιητικό σύστημα σε απροσδόκητο βαθμό, έχοντας την ικανότητα να ανιχνεύει, να ενισχύει και να καταστέλλει τη φλεγμονή, όπως δείχνει μια νέα μελέτη σε ποντίκια από ερευνητές του Ινστιτούτου Zuckerman του Πανεπιστημίου Κολούμπια.
«Ο εγκέφαλος είναι το κέντρο των σκέψεων, των συναισθημάτων, των αναμνήσεων και των αισθήσεών μας», δήλωσε ο Hao Jin, Ph.D., συν-πρώτος συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύθηκε διαδικτυακά στο περιοδικό Nature. «Χάρη στις μεγάλες προόδους στην ιχνηλάτηση κυκλωμάτων και την τεχνολογία μονού κυττάρου, γνωρίζουμε τώρα ότι ο εγκέφαλος κάνει πολλά περισσότερα από αυτό. Παρακολουθεί τη λειτουργία κάθε συστήματος του σώματος».
Η μελλοντική έρευνα θα μπορούσε να ταυτοποιήσει φάρμακα που μπορούν να στοχεύσουν αυτό το νεοανακαλυφθέν εγκεφαλικό κύκλωμα για να βοηθήσουν στη θεραπεία ενός τεράστιου φάσματος διαταραχών και ασθενειών στις οποίες το ανοσοποιητικό σύστημα εκτροχιάζεται.
«Αυτή η νέα ανακάλυψη θα μπορούσε να προσφέρει ένα συναρπαστικό θεραπευτικό πεδίο για τον έλεγχο της φλεγμονής και της ανοσίας», δήλωσε ο Charles S. Zuker, Ph.D., ανώτερος συγγραφέας της μελέτης, κύριος ερευνητής στο Ινστιτούτο Zuckerman του Πανεπιστημίου Κολούμπια και ερευνητής του Ινστιτούτου Ιατρικών Ερευνών Howard Hughes.
Πρόσφατη εργασία του εργαστηρίου Zuker και άλλων ομάδων αποκαλύπτει τη σημασία του άξονα σώματος-εγκεφάλου, μιας ζωτικής οδού που μεταφέρει δεδομένα μεταξύ των οργάνων και του εγκεφάλου. Για παράδειγμα, ο Δρ Zuker και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν ότι η ζάχαρη και το λίπος που εισέρχονται στο έντερο χρησιμοποιούν τον άξονα σώματος-εγκεφάλου για να καθοδηγήσουν τη λαχτάρα και την ισχυρή όρεξη για ζαχαρούχα και λιπαρά τρόφιμα.
«Βρήκαμε όλους αυτούς τους τρόπους με τους οποίους το σώμα ενημερώνει τον εγκέφαλο για την τρέχουσα κατάσταση του σώματος», δήλωσε η συν-πρώτη συγγραφέας Mengtong Li, Ph.D., μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο εργαστήριο Zuker. «Θέλαμε να κατανοήσουμε πόσο πιο μακριά έφτανε η γνώση και ο έλεγχος του εγκεφάλου πάνω στη βιολογία του σώματος».
Οι επιστήμονες αναζήτησαν συνδέσεις που μπορεί να έχει ο εγκέφαλος με τη φλεγμονή και την έμφυτη ανοσία, το σύστημα άμυνας που μοιράζονται όλα τα ζώα και το αρχαιότερο συστατικό του ανοσοποιητικού συστήματος. Ενώ το επίκτητο ανοσοποιητικό σύστημα θυμάται προηγούμενες συναντήσεις με εισβολείς για να τους αντιστέκεται αν εισβάλουν ξανά, το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα επιτίθεται σε οτιδήποτε έχει κοινά χαρακτηριστικά μικροβίων. Η σχετική απλότητα της έμφυτης ανοσίας της επιτρέπει να ανταποκρίνεται σε νέες προσβολές ταχύτερα από την επίκτητη ανοσία.
Προηγούμενες μελέτες σε ανθρώπους αποκάλυψαν ότι ο ηλεκτρικός ερεθισμός του πνευμονογαστρικού νεύρου — μιας δέσμης χιλιάδων νευρικών ινών που συνδέει τον εγκέφαλο με τα εσωτερικά όργανα του σώματος — μπορούσε να μειώσει την απόκριση που σχετίζεται με ένα συγκεκριμένο φλεγμονώδες μόριο.
Ωστόσο, πολλά παρέμεναν άγνωστα σχετικά με τη φύση αυτού του συστήματος σώματος-εγκεφάλου: για παράδειγμα, η γενικότητα της ρύθμισης της ανοσίας και της φλεγμονώδους απόκρισης από τον εγκέφαλο, οι επιλεκτικές γραμμές επικοινωνίας μεταξύ του σώματος και του εγκεφάλου, η λογική του υποκείμενου νευρικού κυκλώματος και η ταυτότητα των πνευμονογαστρικών και εγκεφαλικών συστατικών που παρακολουθούν και ρυθμίζουν τη φλεγμονή.
Το εργαστήριο του Zuker στράφηκε σε μια βακτηριακή ένωση που πυροδοτεί έμφυτες ανοσολογικές αποκρίσεις. Οι επιστήμονες βρήκαν ότι η χορήγηση αυτού του μορίου σε ποντίκια ενεργοποίησε τον ουραίο πυρήνα της μονήρους δεσμίδας, ή cNST, ο οποίος είναι κρυμμένος μέσα στο εγκεφαλικό στέλεχος. Το cNST παίζει σημαντικό ρόλο στον άξονα σώματος-εγκεφάλου και είναι ο κύριος στόχος του πνευμονογαστρικού νεύρου.
Οι επιστήμονες έδειξαν ότι η χημική καταστολή του cNST οδήγησε σε ανεξέλεγκτη φλεγμονώδη απόκριση στην ανοσολογική προσβολή: τα επίπεδα προ-φλεγμονωδών μορίων που απελευθερώνονταν από το ανοσοποιητικό σύστημα ήταν περισσότερο από τρεις φορές υψηλότερα από το συνηθισμένο, και τα επίπεδα αντι-φλεγμονωδών ανοσολογικών ενώσεων ήταν περίπου τρεις φορές χαμηλότερα από το φυσιολογικό.
Αντίθετα, η τεχνητή ενεργοποίηση του cNST μείωσε τα επίπεδα προ-φλεγμονωδών μορίων κατά σχεδόν 70% και αύξησε τα επίπεδα αντι-φλεγμονωδών χημικών ουσιών σχεδόν δεκαπλάσια.
«Παρόμοια με έναν θερμοστάτη, αυτό το νεοανακαλυφθέν εγκεφαλικό κύκλωμα βοηθά στην αύξηση ή τη μείωση των φλεγμονωδών αποκρίσεων για να διατηρεί το σώμα να ανταποκρίνεται με υγιή τρόπο», δήλωσε ο Δρ Jin, ο οποίος ξεκίνησε αυτή τη μελέτη ως μεταδιδακτορικός ερευνητής στο εργαστήριο του Δρ Zuker. Ο Δρ Jin είναι τώρα ερευνητής με θητεία στο Εθνικό Ινστιτούτο Αλλεργιών και Λοιμωδών Νοσημάτων. «Εκ των υστέρων, έχει νόημα να υπάρχει ένας κύριος διαιτητής που ελέγχει αυτή τη ζωτική απόκριση».
Προηγούμενη έρευνα διέγερσης του πνευμονογαστρικού νεύρου σε ανθρώπους υποδηλώνει ότι τα ευρήματα ξεπερνούν τα ποντίκια. Η νέα έρευνα μπορεί επίσης να είναι σύμφωνη με χιλιάδες χρόνια σκέψης για την πιθανή σημασία του νου στο σώμα.
«Πολλές ψυχοσωματικές επιδράσεις θα μπορούσαν στην πραγματικότητα να συνδέονται με εγκεφαλικά κυκλώματα που λένε κάτι στο σώμα σας», σημείωσε ο Δρ Jin.
Οι επιστήμονες εντόπισαν τις συγκεκριμένες ομάδες νευρώνων στο πνευμονογαστρικό νεύρο και στο cNST που βοηθούν στην ανίχνευση και τον έλεγχο της προ- και αντι-φλεγμονώδους δραστηριότητας. «Αυτό ανοίγει ένα νέο παράθυρο στο πώς ο εγκέφαλος παρακολουθεί και ρυθμίζει τη φυσιολογία του σώματος», δήλωσε ο Δρ Zuker, καθηγητής βιοχημείας, μοριακής βιοφυσικής και νευροεπιστήμης στο Κολέγιο Ιατρών και Χειρουργών Vagelos του Πανεπιστημίου Κολούμπια.
Η ανακάλυψη τρόπων ελέγχου αυτού του νεοανακαλυφθέντος εγκεφαλικού κυκλώματος μπορεί να οδηγήσει σε νέες θεραπείες για κοινά αυτοάνοσα νοσήματα όπως η ρευματοειδής αρθρίτιδα, ο διαβήτης τύπου Ι, η πολλαπλή σκλήρυνση, οι νευροεκφυλιστικές ασθένειες, ο λύκος, η φλεγμονώδης νόσος του εντέρου και η νόσος Crohn, καθώς και καταστάσεις όπως το σύνδρομο long COVID, η ανοσολογική απόρριψη μεταμοσχευμένων οργάνων και οι δυνητικά θανατηφόρες εκρήξεις που είναι γνωστές ως καταιγίδες κυτοκινών, τις οποίες μπορούν να πυροδοτήσουν οι λοιμώξεις COVID.
Τα αυτοάνοσα νοσήματα μπορεί να επηρεάζουν περίπου ένα στα 10 άτομα, σύμφωνα με μελέτη του 2023 στο περιοδικό Lancet. Μόνο στις Ηνωμένες Πολιτείες, τα αυτοάνοσα νοσήματα μπορεί να κοστίζουν στην οικονομία 100 δισεκατομμύρια δολάρια ετησίως, ένα ποσό που μπορεί να είναι κατά πολύ υποεκτιμημένο, σύμφωνα με την Autoimmune Association.
Η αξιοποίηση της δραστηριότητας αυτού του κυκλώματος μπορεί να κάνει τη διαφορά σε ένα ευρύ φάσμα καταστάσεων που επηρεάζουν το ανοσοποιητικό σύστημα και να βοηθήσει στη θεραπεία απορρυθμισμένων φλεγμονωδών καταστάσεων σε άτομα που πάσχουν από ανοσολογικές ασθένειες και διαταραχές, δήλωσαν οι Δρ Jin και Li.
Περισσότερες πληροφορίες: A body–brain circuit that regulates body inflammatory responses, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07469-y.
