Иммунные клетки мигрировали из кишечника для защиты мозга

В мозговой оболочке мышей нашли иммунные клетки, которые изначально развивались в кишечнике. Они защищают мозг от проникновения патогенов, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature. Происхождение иммунных клеток венозных синусов твердой оболочки мозга было подтверждено исследованиями на мышах без кишечных бактерий и секвенированием генов рецепторов клеток, а их функция — экспериментом по заражению мозга мышей грибком.

Мозг и центральная нервная система в целом считаются иммунно-привилегированными — то есть обособленными от общего иммунитета. Так происходит из-за барьера между кровью и мозгом, который не позволяет пройти иммунным клеткам. Однако последние исследования показывают, что это представление не совсем верно: оболочки мозга содержат разнообразные иммунные клетки. До сих пор внимание было сосредоточено на клеточном иммунитете — клетках, которые борются с инфекциями самостоятельно, переваривая их. 

Второй тип иммунитета — гуморальный. Его клетки выделяют антитела, через которые и борются с инфекциями. В основном это B-лимфоциты, которые развиваются в костном мозге, мигрируют в кровь и ждут встречи с инфекционным агентом. После этой встречи B-клетки из наивных становятся зрелыми: их геном перестраивается и они начинают выделять новый тип антител. Это происходит в том числе в лимфоидной ткани кишечника, где зрелые B-клетки выделяют характерные димерные антитела IgA. Содержание IgA в спинномозговой жидкости уже наблюдалось в связи с воспалением и разными заболеваниями. 

Исследователи из Кембриджского университета под руководством Захари Фитцпатрика (Zachary Fitzpatrick) проанализировали иммунные клетки в твердой оболочке мозга здоровых мышей. Для этого они окрасили разными цветами флуоресцентных белков рецепторы наивных и зрелых B-клеток и посмотрели на них через конфокальный микроскоп. Оказалось, что наивных клеток в целом в оболочке больше, однако вокруг венозных синусов преобладали зрелые клетки, производящие IgA (p = 0.0016). Как и в кишечнике, эти антитела оказались димерными. 

Поскольку присутствие IgA B-клеток в кишечнике зависит от микробиома, исследователи проверили аналогичную гипотезу в отношении IgA B-клеток мозговой оболочки. Для этого они давали мышам антибиотики, которые подавляют микрофлору кишечника. Оказалось, что без бактерий у мышей значительно снижается количество IgA B-клеток в мозговой оболочке (p = 0,0006). Тогда ученые исследовали мышей, которых с зачатия содержали в стерильных условиях — то есть бактерий у них не было вообще. IgA B-клеток там оказалось еще меньше.

Биологи заселили кишечник таких мышей бактериями из чужих фекалий (использовались мышиные и человеческие), чтобы подтвердить зависимость количества иммунных клеток от микробиома. Этот эксперимент показал увеличение числа IgA B-клеток у всех мышей, однако эти числа варьировали в зависимости от донора. А вот заселение двумя типичными видами микробиома по отдельности не отразилось на количестве IgA B-клеток, что свидетельствует о более сложных отношениях между бактериями и иммунными клетками.

Чтобы разобраться в этих отношениях, биологи секвенировали гены рецепторов на поверхностях иммунных клеток и отследили по ним популяции клеток кишечника и мозговых оболочек. Оказалось, что популяции пересекаются (p = 4,16×10⁻²¹). Более того, последовательности клеток кишечника были ближе к последовательностям зародышевых клеток. Эти данные указывают на происхождение клеток мозговых оболочек из клеток кишечника. 

Антитела IgA в кишечнике выполняют защитную функцию, связываясь с патогенами и привлекая к ним иммунные клетки. Чтобы проверить, так ли это в венозных синусах мозговой оболочки, ученые заразили мышей возбудителем менингита — грибком Candida albicans. После заражения действительно наблюдалась экспансия IgA клетками, а также захват частиц грибка. А вот мыши без IgA клеток хуже боролись с распространением менингита и чаще умирали (p < 0,05). 

Так исследователи показали не только наличие гуморального иммунитета рядом с мозгом, но и его происхождение из кишечника. Однако в мозге есть и свои иммунные клетки, которые закладываются еще в эмбриональном развитии — микроглия. Недавно мы писали о том, как микроглия может влиять на активность нейронов. 

Анна Муравьева