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Ricerche

Sistema immunitario: come mantiene dei marcatori nel cervello?

Immune cells yellow and purple fill a sinus teal in the outer layer of the meningesCellule immunitarie (gialle e viola) riempiono un seno (giada) nello strato esterno delle meningi, il tessuto che circonda il cervello e il midollo spinale. I ricercatori della Washington University hanno scoperto che le cellule immunitarie di stanza in tali seni monitorano il cervello e attivano una risposta immunitaria se rilevano un problema.

L'Alzheimer, la sclerosi multipla, l'autismo, la schizofrenia e molte altre condizioni neurologiche e psichiatriche sono collegate all'infiammazione nel cervello. Ci sono prove crescenti che le cellule e le molecole immunitarie hanno un ruolo chiave sia nello sviluppo normale che nel funzionamento normale del cervello.


Ma al centro del campo in fioritura della neuroimmunologia c'è un mistero: come fa il sistema immunitario a sapere cosa sta succedendo nel cervello? A generazioni di studenti è stato insegnato che il cervello è immunoprivilegato, il che significa che il sistema immunitario se ne sta alla larga, in gran parte.


Ora, i ricercatori della Washington University di St. Louis credono di aver capito come il sistema immunitario mantiene dei marcatori su cosa succede nel cervello. Le cellule immunitarie stazionano nelle meningi (il tessuto che copre il cervello e il midollo spinale) dove sondano il fluido mentre viene lavato via dal cervello. Se le cellule rilevano segni di infezione, malattia o infortunio, sono pronte ad avviare una risposta immunitaria per affrontare il problema, hanno detto i ricercatori.


I risultati, pubblicati il ​​27 gennaio su Cell, aprono la possibilità di puntare le cellule immunitarie in tali siti di sorveglianza, come mezzo per trattare le condizioni guidate dall'infiammazione cerebrale.


"Ogni organo del corpo è sorvegliato dal sistema immunitario", ha detto l'autore senior Jonathan Kipnis PhD, professore illustre di patologia e immunologia. "Se c'è un tumore, un infortunio, un'infezione in qualsiasi parte del corpo, il sistema immunitario deve saperlo. Ma di solito si dice che il cervello fa eccezione; se hai un problema nel cervello, il sistema immunitario lascia che accada. Non ha mai avuto senso per me. Quello che abbiamo scoperto è che c'è davvero la sorveglianza immunitaria del cervello, ma è fuori dal cervello. Ora che sappiamo dove avviene, si aprono molte nuove possibilità per modulare il sistema immunitario".


Nel 2015, Kipnis e i colleghi hanno trovato una rete di vasi capillari che scaricano fluidi e piccole molecole dal cervello nei linfonodi, dove vengono avviate le risposte immunitarie. La scoperta ha dimostrato una connessione fisica diretta tra il cervello e il sistema immunitario. Ma la rete di vasi rappresentava un'uscita dal cervello. Rimaneva poco chiaro dove le cellule immunitarie erano entrate o dove sorvegliavano il cervello.


Kipnis e Justin Rustenhoven PhD, ricercatore post-dottorato e primo autore del nuovo studio, si sono proposti di trovare la porta del sistema immunitario al cervello. Hanno visto un indizio nel fatto che i vasi contenenti i fluidi che lasciano il cervello corrono al fianco delle cavità (seni) nella dura mater, il duro strato esterno delle meningi appena sotto il cranio. I seni durali, che contengono sangue che porta cellule immunitarie, non hanno la barriera stretta che altrove mantiene il sangue separato dal cervello.


Gli esperimenti hanno dimostrato che i seni durali erano pieni di molecole dal cervello e di cellule immunitarie che erano state trasportate con il sangue. Erano rappresentati diversi tipi di cellule immunitarie, comprese alcune che raccolgono e mostrano molecole sospette dal sangue e altre che sondano le molecole sospette e vi rispondono montando una difesa.


"Immagina che i tuoi vicini di casa rovistino nella tua spazzatura ogni giorno", ha detto Kipnis, che è anche professore di neurochirurgia, neurologia e neuroscienze. "Se iniziano a trovare asciugamani macchiati di sangue nella tua spazzatura, capiscono che qualcosa non va. È la stessa cosa con il sistema immunitario. Se le cellule immunitarie di pattuglia vedono antigeni tumorali o segni di infezione dal cervello, le cellule sanno che c'è un problema. Porteranno tale evidenza alla sede centrale immunitaria, che è costituita dai linfonodi e inizia una risposta immunitaria".


I risultati suggeriscono che il sistema immunitario sorveglia il cervello a distanza ed entra solo quando trova un problema. Questo potrebbe spiegare perché il cervello è stato ritenuto immunoprivilegiato per così tanto tempo.


"L'attività immunitaria nel cervello può essere altamente dannosa", ha detto Rustenhoven. "Può uccidere i neuroni e causare gonfiore. Il cervello non può tollerare molto gonfiore perché il cranio ha un volume fisso. Quindi la sorveglianza immunitaria è spinta ai confini, dove le cellule possono ancora monitorare il cervello, ma non rischiare di danneggiarlo".


La sclerosi multipla è una condizione degenerativa in cui il sistema immunitario attacca la guaina protettiva sui nervi, causando problemi di comunicazione tra il cervello e il resto del corpo. La causa è sconosciuta. Usando un topo modello di sclerosi multipla, i ricercatori hanno dimostrato che l'avvio della malattia innesca un enorme accumulo di cellule immunitarie attive nei seni durali, suggerendo che le risposte immunitarie dannose possono iniziare nella dura mater e diffondersi al cervello.


È necessario ulteriore lavoro per verificare il ruolo dei seni durali nelle condizioni neuroinfiammatorie. Ma la posizione dei seni appena all'interno del cranio sul lato accessibile della barriera emato-encefalica suggerisce la possibilità di puntare il sistema immunitario in quella zona.


"Se questa è una porta per il cervello, possiamo tentare di manipolare l'area con terapie volte a impedire alle cellule immunitarie eccessivamente attive di entrare nel cervello", ha detto Kipnis. "La dura mater è vicina alla superficie, quindi potremmo persino essere in grado di consegnare farmaci attraverso il cranio. In teoria, potresti inventare un unguento che si diffonde attraverso l'osso del cranio e raggiunge la dura. Potremmo aver trovato dove iniziano le risposte infiammatorie in molte condizioni neuroimmunologiche, e c'è così tanto che possiamo fare con questo".

 

 

 


Fonte: Tamara Bhandari in Washington University (> English) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: Justin Rustenhoven, Antoine Drieu, Tornike Mamuladze, Kalil Alves de Lima, Taitea Dykstra, Morgan Wall, Zachary Papadopoulos, Mitsuhiro Kanamori, Andrea Francesca Salvador, Wendy Baker, Mackenzie Lemieux, Sandro Da Mesquita, Andrea Cugurra, James Fitzpatrick, Sanja Sviben, Ross Kossina, Peter Bayguinov, Reid R. Townsend, Qiang Zhang, Petra Erdmann-Gilmore, Igor Smirnov, Maria-Beatriz Lopes, Jasmin Herz, Jonathan Kipnis. Functional characterization of the dural sinuses as a neuroimmune interface. Cell, 27 Jan 2021, DOI

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