Mózg i odporność: zaskakując efekt działania cytokin w regulacji emocji i zachowań społecznych
Cytokiny — cząsteczki układu odpornościowego — odgrywają kluczową rolę w zwalczaniu infekcji, regulując stan zapalny i koordynując działanie innych komórek immunologicznych. Coraz więcej dowodów sugeruje, że niektóre z tych cząsteczek wpływają również na mózg, powodując zmiany zachowania podczas choroby.
Dwa nowe badania przeprowadzone przez naukowców z MIT i Harvard Medical School, skupiające się na cytokinie IL-17, pogłębiają tę wiedzę. Badacze wykazali, że IL-17 oddziałuje na dwa różne obszary mózgu — ciało migdałowate oraz korę somatosensoryczną — wywołując odmienne efekty. W ciele migdałowatym IL-17 może powodować uczucie lęku, podczas gdy w korze sprzyja zachowaniom społecznym.
Odkrycia te wskazują na ścisłe powiązania między układem odpornościowym a nerwowym — mówi prof. Gloria Choi, neurobiolożka z MIT i współautorka obu prac.
„Gdy jesteśmy chorzy, zmienia się nie tylko stan fizyczny. Zmiany zachodzą także w nastroju i stanie psychicznym — i nie są one wyłącznie skutkiem zmęczenia. One wynikają z działania mózgu” — tłumaczy Choi.
Współautorem badań jest również prof. Jun Huh z Harvard Medical School. Artykuły ukazały się w czasopiśmie Cell. Pierwszymi autorami są m.in. Byeongjun Lee, Jeong-Tae Kwon, Yunjin Lee oraz Tomoe Ishikawa.
Zachowania i cytokiny
Zainteresowanie IL-17 zaczęło się kilka lat temu, gdy badacze odkryli, że cytokina ta może być związana z tzw. „efektem gorączki”. W badaniach na dzieciach z autyzmem zauważono, że w czasie gorączki objawy behawioralne często ulegają przejściowej poprawie.
W badaniu z 2019 roku na myszach, Choi i Huh wykazali, że IL-17 może tłumić aktywność obszaru kory mózgowej zwanego S1DZ. Nadaktywność tego rejonu wiąże się z zachowaniami przypominającymi autyzm u myszy — m.in. powtarzalnością i spadkiem towarzyskości.
Zespół zidentyfikował receptory IL-17RA i IL-17RB w rejonie S1DZ. Znajdują się one na neuronach przetwarzających informacje proprioceptywne i zaangażowanych w kontrolę zachowania. Gdy IL-17E wiąże się z tymi receptorami, neurony stają się mniej pobudliwe — co przekłada się na zmiany behawioralne zaobserwowane w 2019 roku.
„IL-17E działa niemal jak neuromodulator — zmniejsza pobudliwość neuronów niemal natychmiast” — mówi Choi. „To przykład cząsteczki układu odpornościowego, która reguluje pobudliwość neuronów w mózgu”.
Choi przypuszcza, że IL-17 pierwotnie mogła ewoluować jako neuromodulator, a dopiero potem została „przejęta” przez układ odpornościowy. U nicieni (C. elegans) IL-17 nie pełni funkcji immunologicznych, ale wpływa na neurony i zachowania społeczne. Co ciekawe, u ssaków IL-17E jest produkowana przez neurony kory, w tym rejonu S1DZ.
Ciało migdałowate i lęk
W drugim artykule autorzy skupili się na ciele migdałowatym, strukturze odpowiedzialnej za przetwarzanie emocji, takich jak strach i lęk. W jego boczno-podstawnej części (BLA) wykryto receptory IL-17RA i IL-17RE w określonej populacji neuronów. Gdy receptory te wiążą IL-17A i IL-17C, neurony stają się bardziej pobudliwe, co prowadzi do zwiększonego poziomu lęku.
Co ciekawe, zablokowanie receptorów IL-17 przeciwciałami prowadziło do zwiększenia poziomu IL-17C w organizmie. Może to tłumaczyć nieoczekiwane skutki uboczne zaobserwowane w badaniach klinicznych leku blokującego IL-17RA stosowanego w łuszczycy — szczególnie w kontekście zdrowia psychicznego.
„Podejrzewamy, że podwyższony poziom IL-17C u pacjentów może działać na mózg i wywoływać myśli samobójcze, podobnie jak u zwierząt obserwuje się fenotyp lękowy” — mówi Choi.
Podczas infekcji taki wzrost lęku może być adaptacyjny — chory unika kontaktu z innymi, co ogranicza rozprzestrzenianie się patogenów.
„Poza bezpośrednim zwalczaniem drobnoustrojów, układ odpornościowy kontroluje także zachowanie gospodarza, by chronić zarówno jego samego, jak i społeczność, do której należy” — podkreśla badaczka.
Zespół wykazał także, że te same neurony BLA, które mają receptory IL-17, wykazują ekspresję receptorów IL-10 — cytokin przeciwzapalnych. IL-10 hamuje pobudliwość neuronów wywołaną przez IL-17, dając organizmowi mechanizm wygaszenia reakcji lękowej, gdy nie jest już potrzebna.
Układ odpornościowy jako neuromodulator
Oba badania wskazują, że układ odpornościowy, a nawet pojedyncza rodzina cytokin, może wywierać wiele efektów w mózgu.
„Widzimy różne kombinacje receptorów IL-17 w różnych populacjach neuronów i różnych obszarach mózgu — jedne zwiększają towarzyskość, inne nasilają lęk” — tłumaczy Choi.
Obecnie laboratorium Choi prowadzi dalsze mapowanie lokalizacji receptorów IL-17 i ich ligandów, skupiając się na obszarze S1DZ. Lepsze zrozumienie tych interakcji neuro-immunologicznych może pomóc w opracowaniu nowych terapii zaburzeń neurologicznych, takich jak autyzm czy depresja.
„To, że te cząsteczki są produkowane przez układ odpornościowy, otwiera nowe możliwości terapeutyczne. Zamiast ingerować bezpośrednio w mózg, może warto spróbować modulować układ odpornościowy?” — podsumowuje Choi.
Źródło: Cell, Massachusetts Institute of Technology
