Οι ερευνητές εντόπισαν πρόσφατα νευρώνες στο εγκεφαλικό στέλεχος που ρυθμίζουν τις ανοσολογικές αποκρίσεις του σώματος. Βρήκαν δύο διακριτές ομάδες νευρώνων στο πνευμονογαστρικό νεύρο: Η μία ανταποκρίνεται σε προφλεγμονώδη μόρια και η άλλη σε αντιφλεγμονώδη μόρια. Ο εγκέφαλος ενσωματώνει σήματα και από τους δύο νευρώνες για να ενορχηστρώσει την κατάλληλη ανοσοαπόκριση. Τα ευρήματα έχουν τεράστιες συνέπειες για ένα ευρύ φάσμα ασθενειών που προκαλούν μια υπερβολική ανοσολογική απόκριση.
«Μερικοί επιστήμονες αναφέρονται στο ανοσοποιητικό σύστημα ως την έβδομη αίσθηση», λέει ο Δρ Χαο Τζιν, νευροανοσολόγος στο Εθνικό Ινστιτούτο Αλλεργιών και Λοιμωδών Νοσημάτων (NIAID) στις ΗΠΑ. Είναι μια σύγκριση που μπορεί να εκτιμήσει όποιος είχε ποτέ κοινό κρυολόγημα.
Όπως οι παραδοσιακές μας αισθήσεις μας βοηθούν να αντιληφθούμε και να αλληλεπιδράσουμε με τον εξωτερικό μας κόσμο, το ανοσοποιητικό μας σύστημα - ένα σύνθετο δίκτυο κυττάρων, ιστών και οργάνων - μας βοηθά να αντιληφθούμε και να ανταποκρινόμαστε σε απειλές στο εσωτερικό μας περιβάλλον.
Και, όπως όλοι γνωρίζουμε, δεν είναι πάντα μια ευχάριστη εμπειρία. Όταν τα βακτήρια ή οι ιοί εισβάλλουν στο σώμα μας, το ανοσοποιητικό μας σύστημα αναδύεται σε δράση, απελευθερώνοντας προφλεγμονώδη μόρια που στρατολογούν τα κύτταρα του ανοσοποιητικού για να πολεμήσουν. Αυτό προκαλεί γνωστά φλεγμονώδη συμπτώματα όπως πυρετό ή πρήξιμο - όλα με στόχο τη δημιουργία ενός αφιλόξενου περιβάλλοντος για τους εισβολείς. Είναι μια λεπτή πράξη εξισορρόπησης: Η υπερβολική φλεγμονή μπορεί να βλάψει τους υγιείς ιστούς και να οδηγήσει σε χρόνιες αυτοάνοσες διαταραχές, ενώ η πολύ μικρή μπορεί να μας κάνει ευάλωτους σε λοιμώξεις και ασθένειες.
Οι επιστήμονες έχουν κάνει σημαντικά βήματα στην κατανόηση των κυττάρων του ανοσοποιητικού και των σωματικών αποκρίσεων που διέπουν την ανοσία. Ωστόσο, το αν και πώς ο εγκέφαλος ρυθμίζει τη φλεγμονή είναι ασαφές, παρόλο που υπάρχουν ισχυρές ενδείξεις ότι η φλεγμονή επηρεάζει τον εγκέφαλο. Τώρα, ο Δρ Τζιν και οι συνάδελφοί του, συμπεριλαμβανομένου του Δρ Τσαρλς Ζούκερ, ενός διαπρεπούς νευροβιολόγου στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια, ρωτούν:
«Πώς επηρεάζει ο εγκέφαλος την ανοσία;»
Τον Μάιο, ανέφεραν ότι εντόπισαν ομάδες νευρώνων στο εγκεφαλικό στέλεχος που ονόμασαν «ροοστάτη» της ανοσολογικής απόκρισης σώματος-εγκεφάλου: Γυρίστε τον προς μια κατεύθυνση και η φλεγμονή αυξάνεται. Γυρίστε τον προς την άλλη και κατεβαίνει.
Αυτή η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο Nature, έχει τεράστιες συνέπειες για τη θεραπεία ασθενειών που δημιουργούν μια υπερβολική φλεγμονώδη απόκριση, από τον διαβήτη έως την αρθρίτιδα. Τα ευρήματα αναδιαμορφώνουν επίσης την κατανόησή μας για την ανοσολογική απόκριση: Αντί να είναι ένα τοπικό κάλεσμα για δράση, φαίνεται ότι ένας πιο μακρινός κυβερνήτης αναλαμβάνει δράση.
Βουτιά στη σύνδεση εγκεφάλου - σώματος
Ο Δρ Τζιν λέει ότι αυτός και ο Δρ Ζούκερ ξεκίνησαν μελετώντας τη νευροβιολογία της γεύσης των θηλαστικών ή πώς οι χημικές ουσίες που δημιουργούν μια γεύση ενεργοποιούν επίσης συγκεκριμένους νευρώνες που οδηγούν στη συμπεριφορά "συνεχίστε να τρώτε ή μην συνεχίζετε να τρώτε". Για παράδειγμα, το εργαστήριο του Ζούκερ ανακάλυψε ότι οι νευρώνες που είναι υπεύθυνοι για τις ξινές γεύσεις κάνουν επίσης τα θηλαστικά να αντιδρούν αρνητικά σε αυτές τις όξινες γεύσεις - ένας εύχρηστος τρόπος για να διασφαλιστεί ότι δεν θα καταναλώσουν κάτι σαν οξύ αυτοκινήτου. Άρχισαν να βλέπουν ομοιότητες μεταξύ του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλος επεξεργάζεται τα σήματα γεύσης και του πώς ανταποκρίνεται σε απειλές για το ανοσοποιητικό σύστημα του σώματος.
«Έχουμε εμμονή με το πώς οι διαφορετικές γεύσεις επικοινωνούν με τον εγκέφαλο μέσω εξειδικευμένων οδών», λέει ο Δρ Τζιν. «Έχουμε περάσει χρόνια ερευνώντας πώς ο εγκέφαλος ανιχνεύει τα σήματα γεύσης και θρεπτικών συστατικών - τα οποία είναι χημικά - και τα μετατρέπει σε συμπεριφορές και ενέργειες. Δεδομένου ότι το ανοσοποιητικό σύστημα βασίζεται επίσης σε χημικές ουσίες, αναρωτηθήκαμε αν θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε τις ίδιες μεθόδους από τη μελέτη της γεύσης, για να κατανοήσουμε τον ρόλο του εγκεφάλου στη ρύθμιση της ανοσολογικής απόκρισης».
Ο «ροοστάτης» της φλεγμονής
Οι ερευνητές ξεκίνησαν μολύνοντας ποντίκια με βακτήρια που προκάλεσαν ανοσοαπόκριση. Στη συνέχεια συνέκριναν την εγκεφαλική δραστηριότητα αυτών των μολυσμένων ποντικών με μια ομάδα ελέγχου που έλαβε μόνο αλατούχο διάλυμα. Παρατήρησαν μια σημαντική αύξηση στη νευρική δραστηριότητα εντός του εγκεφαλικού στελέχους, κατά μήκος του πνευμονογαστρικού νεύρου, μια μακρά νευρική οδό που συνδέει το εγκεφαλικό στέλεχος με όργανα όπως η καρδιά, οι πνεύμονες, το στομάχι και τα έντερα.
Χρησιμοποιώντας ένα μείγμα χημικών και γενετικών μεθόδων, επηρέασαν άμεσα αυτό το νευρικό μονοπάτι. Ο αποκλεισμός του οδήγησε σε ανεξέλεγκτη φλεγμονή, με τα προφλεγμονώδη μόρια να αυξάνονται πάνω από 300%, σε σύγκριση με τα ποντίκια ελέγχου που έλαβαν την ίδια βακτηριακή ένεση, αλλά είχαν ακόμα άθικτη σύνδεση με τους πνευμονογαστρικούς νευρώνες. Αντίθετα, η τεχνητή ενεργοποίηση των νευρώνων μείωσε τις προφλεγμονώδεις χημικές ουσίες κατά 70% σε σύγκριση με μολυσμένα ποντίκια που δεν έλαβαν την ίδια παρέμβαση.
Αυτά τα πειράματα έδειξαν ξεκάθαρα, ότι οι νευρώνες του εγκεφαλικού στελέχους μπορούσαν να ρυθμίσουν άμεσα τη φλεγμονώδη απόκριση.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι υπάρχουν δύο διακριτές ομάδες νευρώνων μέσα στο πνευμονογαστρικό νεύρο: η μία ανταποκρίνεται σε προφλεγμονώδη σήματα και η άλλη σε αντιφλεγμονώδη σήματα.
Λειτουργώντας ως ένα είδος εξισορροπιστή, αυτοί οι νευρώνες επικοινωνούν με τον εγκέφαλο, σχηματίζοντας αυτό που οι ερευνητές ονόμασαν «βιολογικό ροοστάτη», σαν ένα καλά συντονισμένο καντράν που ελέγχει το επίπεδο της φλεγμονής.
«Ο εγκέφαλος κατανοεί γρήγορα την κατάσταση της φλεγμονώδους απόκρισης διαβάζοντας αυτές τις δύο γραμμές νευρικού σήματος», εξηγεί ο Δρ Τζιν. «Στη συνέχεια, καθοδηγεί το σώμα προς την κατάλληλη ανοσολογική απόκριση».
Για τον Δρ Τζιν, τα ευρήματα είναι απολύτως λογικά εκ των υστέρων. «Ο εγκέφαλος ρυθμίζει ένα ευρύ φάσμα των σωματικών μας λειτουργιών, συμπεριλαμβανομένου του μεταβολισμού, της αναπνοής και πολλά άλλα. Δεν υπάρχει κανένας λόγος για τον οποίο η ανοσολογική απόκριση θα ήταν η εξαίρεση».
Αποκατάσταση της ισορροπίας του ανοσοποιητικού
Ένας τεράστιος αριθμός ασθενειών πυροδοτεί μια υπερβολικά ενεργή και παρατεταμένη φλεγμονώδη απόκριση, όπως ο διαβήτης, οι αυτοάνοσες διαταραχές, η αρθρίτιδα, ακόμη και ο μακροχρόνιος COVID.
Ως μέρος της έρευνας, εξέτασαν αν ο χειρισμός των ομάδων των νευρώνων του πνευμονογαστρικού νεύρου θα μπορούσε να επιβραδύνει μια πολύ έντονη ανοσολογική απόκριση. Χρησιμοποίησαν ένα φάρμακο για να ενεργοποιήσουν το νευρικό κύκλωμα σε ποντίκια με ελκώδη κολίτιδα, μια αυτοάνοση διαταραχή που προκαλεί χρόνια φλεγμονή στην επένδυση του παχέος εντέρου. Η ενεργοποίηση των αντιφλεγμονωδών πνευμονογαστρικών νευρώνων μείωσε σημαντικά τη συγκέντρωση των φλεγμονωδών κυττάρων και προστάτευσε τα ποντίκια από επιπτώσεις όπως η βλάβη του παχέος εντέρου, ένα εύρημα που ο Δρ Λιουκ Ο'Νιλ, βιοχημικός στη Σχολή Βιοχημείας και Ανοσολογίας στο Trinity College του Δουβλίνου περιγράφει ως "πολύ εντυπωσιακό."
«Αυτή η έρευνα είναι δυνητικά πολύ σημαντική», λέει ο Δρ Ο'Νιλ. «Γνωρίζουμε ήδη ότι το πνευμονογαστρικό νεύρο είχε ρόλο στον περιορισμό της φλεγμονής, αλλά αυτή η μελέτη παρείχε πολύ πιο συγκεκριμένες γνώσεις σχετικά με το ποιοι νευρώνες επιδρούν συγκεκριμένα».
Ο Δρ O'Νιλ σημειώνει ότι η ενεργοποίηση του κυκλώματος αύξησε το βακτηριακό φορτίο όταν οι ερευνητές μόλυναν ποντίκια με σαλμονέλα, αλλά όχι στα ζώα ελέγχου. Αυτό το αποτέλεσμα δείχνει ότι υπάρχουν πολύ περισσότερα να μάθουμε για τη λογική του πώς λειτουργεί αυτή η σύνδεση σώματος-εγκεφάλου.
Η εξερεύνηση συνεχίζεται
Ένας περιορισμός αυτής της μελέτης είναι κοινός σε μεγάλο μέρος της ανοσολογικής και ιατρικής έρευνας: Τα υποκείμενα είναι ποντίκια, όχι άνθρωποι. Η φλεγμονώδης απόκριση του ποντικιού είναι παρόμοια με τη δική μας με θεμελιώδεις τρόπους. Όμως ο Δρ Τζιν επισημαίνει ότι υπάρχουν διαφορές στους συγκεκριμένους τύπους φλεγμονωδών κυττάρων και στην πιθανή ταχύτητα της απόκρισης.
«Οι νευρώνες του εγκεφαλικού στελέχους που εντοπίσαμε έχουν ανάλογους αντίστοιχους στους ανθρώπους», λέει. «Αλλά πρέπει να μελετήσουμε εάν οι ανθρώπινες εκδόσεις αυτών των κυττάρων παίζουν παρόμοιους ρόλους όταν πρόκειται για τη ρύθμιση της φλεγμονής».
Ενώ εργάζονται για την εύρεση στοιχείων σε ανθρώπους, υπάρχουν πολλά περισσότερα να μάθουμε για αυτό το κύκλωμα σε ποντίκια και ανθρώπους.
«Θα θέλαμε να μάθουμε περισσότερα για τον φθίνοντα κλάδο αυτού του κυκλώματος σώματος-εγκεφάλου», προσθέτει ο Δρ Τζιν. «Πώς αυτοί οι νευρώνες του εγκεφαλικού στελέχους ασκούν τον έλεγχό τους στην μακρινή φλεγμονώδη απόκριση;»
Ο Δρ O'Nιλ συμφωνεί, προσθέτοντας ότι χρειαζόμαστε περισσότερη έρευνα για να κατανοήσουμε πώς να ενεργοποιήσουμε με ακρίβεια αυτή τη σύνδεση εγκεφάλου-σώματος.
Μαζί με τις προφανείς πρακτικές επιπτώσεις, ο Δρ Τζιν τονίζει και άλλες πτυχές της μελέτης που είναι ιδιαίτερα ικανοποιητικές.
«Είναι πολύ ικανοποιητικό να βλέπεις ότι ο εγκέφαλος ανταποκρίνεται σε φλεγμονώδη σήματα αντίθετης σημασίας (προ- και αντιφλεγμονώδη χημικά), με διαφορετικές «γραμμές» νευρώνων — ακριβώς όπως μια σειρά νευρώνων ανταποκρίνεται σε πικρές γεύσεις και μια άλλη ανταποκρίνεται σε γεύσεις που είναι γλυκές».