Odkryto mikrobiotę, rolę „bramy” chroniącej mózg przed zapaleniem jelit
Porozmawiajmy o mikrobiocie. Depresja i lęk często towarzyszą osobom cierpiącym na przewlekłe choroby jelit, takie jak wrzodziejące zapalenie jelita grubego i choroba Leśniowskiego-Crohna, do tego stopnia, że społeczność naukowa od lat zgadza się, że istnieje związek między jelitami a mózgiem, chociaż jego funkcjonowanie jest nieokreślone do teraz
Badanie mikrobioty opublikowane w Science
In Science zespół badaczy Humanitas koordynowany przez prof. Marię Rescigno, kierownik Pracowni Immunologii i Mikrobioty Błony Śluzowej Humanitas oraz profesor Patologii Ogólnej Uniwersytetu Humanitas, opublikował wyniki badania, które otwiera nowe scenariusze w zrozumieniu funkcjonowania jedna z barier (lub interfejsów) między krwiobiegiem a mózgiem, splot naczyniówkowy.
Badanie podpisali również dr Sara Carloni, mikrobiolog z Humanitas University, profesor Michela Matteoli, profesor farmakologii na Humanitas University i dyrektor Instytutu Neuronauki CNR oraz dr Simona Lodato, kierownik Laboratorium Neurorozwoju Humanitas i profesor Histologia i Embriologia na Uniwersytecie Humanitas.
„Na poziomie splotu naczyniówkowego udokumentowaliśmy mechanizm, który blokuje wejście do mózgu sygnałów zapalnych pochodzących z jelita i migrujących do innych narządów poprzez krwioobieg.
Zjawisko to wiąże się z izolacją mózgu od reszty ciała, która odpowiada za zmiany behawioralne, w tym pojawienie się lęku” – wyjaśnia profesor Maria Rescigno.
„Oznacza to, że takie stany ośrodkowego układu nerwowego są częścią choroby, a nie tylko wtórnymi objawami”.
Mikrobiota, czyli funkcje splotu naczyniówkowego w filtrowaniu stanów zapalnych
Splot naczyniówkowy to struktura w mózgu, w której płyn otaczający mózg i rdzeniowy wytwarzany jest sznur, który chroni delikatne struktury ośrodkowego układu nerwowego.
Ponadto splot naczyniówkowy jest nośnikiem dopływu składników odżywczych i eliminacji substancji odpadowych oraz odgrywa rolę w obronie immunologicznej.
„Odkryliśmy, że w obrębie splotu naczyniówkowego, oprócz znanej bariery nabłonkowej, istnieje dodatkowa bariera naczyniowa, którą nazwaliśmy barierą naczyniową splotu naczyniówkowego” – wyjaśnia dr Sara Carloni.
„W normalnych warunkach ta 'brama' umożliwia wnikanie cząsteczek pochodzących z krwi, aw przypadku zapalenia w odległych narządach (w tym przypadku jelitach), bariera reorganizuje się i zamyka, blokując wnikanie ewentualnych substancji toksycznych”.
Stąd kolejne pytanie: w zdrowych warunkach, jaki jest cel tej naczyniowej „bramy” (która pozostaje otwarta przy braku bodźca patologicznego)?
Aby odpowiedzieć na to pytanie, wykorzystano eksperymentalny model genetyczny do "zamknięcia" bariery mózgowej bez zapalenia jelita.
„W ten sposób wykazaliśmy, że samo zamknięcie bariery splotu wydaje się być skorelowane ze zmianami w zachowaniu, prowadzącymi do zwiększonego lęku i deficytu pamięci epizodycznej”, podsumowuje profesor Michela Matteoli, profesor farmakologii na Uniwersytecie Humanitas i Dyrektor Instytutu Neuronauki CNR. Oznacza to, że fizjologiczna i dynamiczna komunikacja między jelitami a mózgiem ma fundamentalne znaczenie dla prawidłowej pracy mózgu.
Badanie bariery naczyniowej splotu naczyniówkowego
Aby zrozumieć zachowanie bariery naczyniowej splotu naczyniówkowego, zastosowano metodę sekwencjonowania pojedynczych komórek, w której uczestniczyła również grupa badawcza IEO.
„Umożliwiło to zidentyfikowanie elementów układu naczyniowego, które są głównie zaangażowane w tę odpowiedź, naczyń włosowatych i pericytów, komórek regulujących przepuszczalność naczyń krwionośnych” – mówi dr Simona Lodato, kierownik Laboratorium Neurorozwoju Humanitas i profesor Histologia i Embriologia na Uniwersytecie Humanitas.
„Dzięki tej analizie możliwe jest poznanie dynamicznego zachowania każdej komórki splotu naczyniówkowego w momencie zamknięcia bariery”.
Spojrzenie w przyszłość: perspektywy leczenia chorób zapalnych
„Opisaliśmy mechanizm regulujący interakcję między mózgiem a resztą ciała w odniesieniu do zapalenia jelit” – wyjaśnia profesor Maria Rescigno.
„Wciąż pozostaje wiele pytań otwartych.
Na przykład, w jakich innych chorobach aktywowane jest to zamknięcie? Pacjenci z chorobami neurodegeneracyjnymi mają również przepuszczalne jelito, przez które do krwiobiegu przedostaje się więcej cząsteczek.
Teraz wiemy, że ta migracja koreluje z zamknięciem bariery mózgowej, a tym samym z depresją i lękiem.
Jak możemy ponownie otworzyć „bramę” splotu, aby zwalczyć te odmienne stany?
I znowu, jak możemy modulować barierę, aby dotrzeć do mózgu i umożliwić przenikanie leków?”
„Już pracujemy nad zrozumieniem, które cząsteczki mogą być zaangażowane w anomalie behawioralne, aby modulować reakcję bariery; które komórki i składniki przydatne dla naszego zdrowia zostają uwięzione poza mózgiem, gdy splot się zamyka” – wyjaśnia dr Sara Carloni.
„To kolejny dowód na to, że nie tylko nadmierna, ale również niewystarczająca aktywność immunologiczna jest szkodliwa dla funkcji układu nerwowego. Teraz ważne będzie zdefiniowanie mechanizmów, dzięki którym tak się dzieje” – wyjaśnia profesor Michela Matteoli.
„Badamy mikroglej, komórki odpornościowe w mózgu.
Wiemy, że na ich aktywność mogą wpływać sygnały z obwodowego układu odpornościowego, a wiele badań, w tym w naszym laboratorium, potwierdziło, że mikroglej ma istotny wpływ na funkcję synaps.
Synapsa jest miejscem kontaktu między neuronami i miejscem wszystkich procesów leżących u podstaw funkcjonowania mózgu, w tym uczenia się i pamięci. Dlatego stanowi najbardziej obiecujący cel do analizy w przyszłych badaniach”.
„W kontekście neurobiologii rozwojowej musimy zrozumieć, kiedy i jak powstaje ta interakcja między mózgiem a układem pokarmowym odkryta na poziomie splotu naczyniówkowego.
Skład płynu mózgowo-rdzeniowego (PMR), na który wyraźnie wpływa aktywność tej bariery, jest dynamiczny w rozwoju i fundamentalny w tworzeniu obwodów neuronalnych.
Jeśli myślimy o dysbiozie, czyli zmianach w mikrobiocie dzieci, czy otyłości dziecięcej, zdajemy sobie sprawę, że są to sytuacje, w których połączenie między mózgiem a jelitami może zostać zaburzone przez silny stan zapalny, co ma wpływ na barierę splotu naczyniowego i poważne konsekwencje na rozwijający się mózg” – podsumowuje dr Simona Lodato.
Odkryto mikrobiotę, rolę „bramy” chroniącej mózg przed zapaleniem jelit: wideo
Czytaj także:
Bakterie jelitowe dziecka mogą przewidzieć przyszłą otyłość
Sant'Orsola w Bolonii (Włochy) otwiera nową medyczną granicę dzięki transplantacji mikrobioty