Swędzenie, zaczerwienienie i obrzęk to klasyczne objawy reakcji alergicznej, których źródłem są komórki tuczne – czujne strażnicy układu odpornościowego, uwalniający histaminę w odpowiedzi na zagrożenie.
Jednak najnowsze badania naukowców z Washington University School of Medicine w St. Louis wykazały, że te same komórki, które są źródłem cierpień alergików, mogą odgrywać kluczową rolę w ochronie mózgu przed infekcjami bakteryjnymi i wirusowymi. U myszy komórki tuczne pełniły funkcję „ochroniarzy” przy mikroskopijnych wrotach odpływu płynu mózgowo-rdzeniowego, zamykając je natychmiast po wykryciu patogenu i uniemożliwiając wniknięcie drobnoustrojów do wnętrza mózgu.
Odkrycie opublikowano 24 lipca w czasopiśmie Cell. Wyniki mogą mieć istotne znaczenie dla rozwoju metod zapobiegania i leczenia infekcji ośrodkowego układu nerwowego.
„Nasze wyniki otwierają zupełnie nowy kierunek badań nad interwencjami, które mogłyby chronić mózg przed zakażeniami” – wyjaśnia prof. Jonathan Kipnis, główny autor badania i profesor patologii i immunologii w WashU Medicine. „Wiemy już, jak komórki tuczne chronią mózg, więc możemy próbować wzmocnić ich działanie w sytuacjach zagrożenia infekcją”.
Jednym z przykładów takich chorób jest bakteryjne zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych – stan zagrażający życiu, który obejmuje zapalenie opon okrywających mózg. W ich obrębie znajdują się mikroskopijne „bramy”, przez które płyn mózgowo-rdzeniowy odpływa do naczyń limfatycznych, gdzie jest monitorowany przez układ odpornościowy. Jednak te same struktury mogą stanowić wrota dla patogenów.
Zespół Kipnisa wcześniej odkrył istnienie naczyń limfatycznych w obrębie opony twardej myszy, przez które odpływa płyn z mózgu. Aby lepiej zrozumieć mechanizm regulacji tego przepływu, badacze nawiązali współpracę z dr. Felipe Almeida de Pinho Ribeiro, specjalistą od interakcji neuroimmunologicznych, oraz z doktorantem Tornike Mamuladze. Badania wykazały, że infekcje wywołane przez Streptococcus agalactiae lub S. pneumoniae powodowały zmniejszenie odpływu płynu przez te bramy.
Obecność bakterii w obrębie opon mózgowych aktywowała komórki tuczne do uwalniania ziarnistości z histaminą, co powodowało rozszerzenie naczyń żylnych przechodzących przez mikroskopijne bramy. Poszerzone naczynia tymczasowo blokowały odpływ płynu i jednocześnie stanowiły fizyczną barierę dla drobnoustrojów.
Dodatkowo komórki tuczne uruchamiały natychmiastową odpowiedź immunologiczną, rekrutując neutrofile – fagocytujące komórki układu odpornościowego – do eliminacji patogenów. Myszy pozbawione komórek tucznych miały znacznie wyższe obciążenie bakteryjne w mózgu, natomiast stymulacja komórek tucznych przed infekcją zmniejszała liczbę bakterii.
Zespół postanowił sprawdzić, czy komórki tuczne również chronią mózg przed wirusami. Współpracując z prof. Michaelem S. Diamondem, ekspertem od zakażeń wirusowych (w tym wirusów Zika, Zachodniego Nilu i chikungunya), wykazano, że myszy pozbawione komórek tucznych miały więcej cząsteczek wirusa Zachodniego Nilu w mózgu niż zwierzęta z aktywnymi komórkami tucznymi.
„Sądzimy, że wzmocnienie funkcji komórek tucznych może pomóc w ochronie mózgu przed infekcjami bakteryjnymi i wirusowymi” – mówi Kipnis. „Jednak aktywacja tych komórek to miecz obosieczny – ich długotrwałe pobudzenie może zaburzyć odpływ płynu i sprzyjać gromadzeniu się toksyn, takich jak amyloid beta”.
W przyszłości badacze zamierzają sprawdzić, czy przewlekła aktywacja komórek tucznych może mieć negatywne konsekwencje w chorobie Alzheimera, w której występuje patologiczne nagromadzenie amyloidu beta.
„Komórki tuczne odgrywają istotną rolę w mózgu” – podkreśla Tornike Mamuladze, pierwszy autor pracy. „Zrozumienie, jak precyzyjnie kontrolować ich działanie przy bramach do mózgu, by jednocześnie chronić przed patogenami i umożliwiać odpływ odpadów, będzie kluczowe dla utrzymania zdrowia mózgu”.
Źródło: Cell, Mast cells regulate the brain-dura interface and CSF dynamics
DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2025.06.046
