Biolodzy z Harvardu odkryli niezwykłe kanały łączące szpik kostny w grubości czaszki z tkanką mózgową, co może wyjaśniać, w jaki sposób komórki odpornościowe wchodzą do mózgu, gdy rozwija się stan zapalny. Ich odkrycia zostały przedstawione w czasopiśmie Nature Neuroscience.
„Planujemy zbadać, jak te kanały wpływają na rozwój choroby Alzheimera, udary, nadciśnienie i inne dolegliwości związane z procesami zapalnymi. Ponadto można ich używać do bezpośredniego dostarczania leków do mózgu”- zauważa Mathias Nahrendorf z Uniwersytetu Harvarda (USA).
Twierdza nie do zdobycia
Nasz mózg jest izolowany od reszty ciała tak zwaną barierą krew-mózg (BBB) - gęstą warstwą specjalnych komórek astrocytów, które otaczają wszystkie naczynia krwionośne mózgu i nie wpuszczają do niego niczego poza tlenem i substancjami odżywczymi.
Jak wyjaśniają naukowcy, ta bariera nie jest monolityczną ścianą, ale zespołem osobliwych „ceglanych” komórek, pomiędzy którymi znajdują się małe kanaliki, tak zwane ścisłe kontakty. Niedawno biolodzy odkryli, że te kontakty mogą w pewnych warunkach rozszerzać się i pomagać mózgowi w usuwaniu zanieczyszczeń.
Narendorf i jego koledzy przypadkowo odkryli inne możliwe „tylne drzwi” dla infekcji lub komórek odpornościowych przedostających się do ludzkiego mózgu, badając, jak układ odpornościowy myszy reagował na różne formy udarów spowodowanych zabiegiem chirurgicznym lub chemią.
Jego zespół, jak zauważa biolog, był zainteresowany tym, skąd pochodzą małe ciałka, które jako pierwsze zareagowały na uszkodzenie naczyń i krwotok mózgowy. Aby odpowiedzieć na to pytanie, wstrzyknęli do różnych części szpiku kostnego, w których powstają neutrofile, „szybką reakcję” komórek odpornościowych, specjalną farbę, dzięki której świecą na różne kolory, i śledzili ich migracje.
Film promocyjny:
Ku wielkiemu zdziwieniu Narendorfa, to nie ciała odpornościowe uformowały się w kości piszczelowej, głównej „fabryce” takich komórek, ale ich „kuzyni”, którzy wyrosli z kości czaszki, jako pierwsi wniknęli do uszkodzonych naczyń krwionośnych mózgu myszy.
„Wejście serwisowe” mózgu
Coś takiego było wcześniej uważane za niemożliwe, ponieważ biologowie uważali, że komórki, które powstają w czaszce, nie mają możliwości przedostania się przez BBB i dostania się do mózgu. Próbując zrozumieć, jak to się stało, autorzy artykułu szczegółowo zbadali strukturę granicy między czaszką a jej wnętrzem.
„Przyjrzeliśmy się kościom czaszki pod każdym możliwym kątem, próbując zrozumieć, w jaki sposób neutrofile mogą dostać się do mózgu. Co zaskakujące, znaleźliśmy wiele mikroskopijnych kanałów bezpośrednio łączących szpik kostny z mózgiem”- kontynuuje Narendorf.
Dalsza obserwacja tych kanałów wykazała, że komórki poruszają się przez nie tylko wtedy, gdy w mózgu pojawia się infekcja lub jego naczynia krwionośne są uszkodzone podczas udarów. W innych przypadkach neutrofile nie dostają się do mózgu, ale do naczyń, które odżywiają kości czaszki i rozprzestrzeniają się na wszystkie inne zakamarki ciała.
Podobne struktury, które są w przybliżeniu pięciokrotnie większe, występują również w ludzkiej czaszce. Jak sugerują naukowcy, mogą przenosić nie tylko neutrofile, ale także inne typy komórek, które nie zostały jeszcze odkryte i zbadane.
Obserwowanie ich, mają nadzieję biologowie z Harvardu, pomoże nam zrozumieć, w jaki sposób powstają różne stany zapalne w mózgu i jak mogą być one związane z chorobami neurodegeneracyjnymi i autoimmunologicznymi.