Hur hjärnans immunminne kan leda till Alzheimers
En ny studie visar att mikroglia, som är immuncellerna i centrala nervsystemet, kan "komma ihåg" inflammation. Detta "minne" påverkar hur cellerna reagerar på nya stimuli och hanterar giftig plack i hjärnan, en markör för Alzheimers sjukdom.
Microglia, som ibland kallas ”rensningsceller”, ”är de primära immuncellerna i centrala nervsystemet.”
Som nyckelspelare i hjärnans immunitet skickas mikroglia till platsen för infektion eller skada, där de bekämpar giftiga ämnen eller patogener och blir av med värdelösa celler.
Dessa celler är emellertid också kända för att spela en negativ roll vid neurodegenerativa störningar såsom Alzheimers sjukdom, Parkinsons sjukdom, ischemisk stroke och traumatiska hjärnskador.
Exempelvis visade en nyligen genomförd studie att när mikroglia är överaktiva slukar de giftiga plack tillsammans med synapser, vilket förmodligen leder till neurodegeneration som ses i Alzheimers.
Dessutom överlever mikroglia under mycket lång tid, med några av cellerna i mer än 2 decennier.
Dessutom har "[s] undersökningar visat att infektionssjukdomar och inflammation som drabbats under en livstid kan påverka svårighetsgraden av Alzheimers sjukdom mycket senare i livet", förklarar huvudundersökaren Jonas Neher, en experimentell neuroimmunologiforskare vid tyska centret för neurodegenerativa sjukdomar i Tübingen. .
Tillsammans ledde dessa observationer Neher till att undra "om ett immunologiskt minne i dessa långlivade mikroglia skulle kunna kommunicera denna [Alzheimers] risk."
För att besvara denna fråga undersökte teamet immunsvaret hos dessa hjärnceller hos möss. Resultaten publicerades i tidskriften Natur.
"Tränade" mot "toleranta" immunceller
Neher och kollegor orsakade inflammation hos möss flera gånger och studerade den effekt det hade på deras mikroglia. Forskarna utlöste två distinkta tillstånd i hjärnans rensningsceller: "träning" och "tolerans".
Till exempel "tränade" den första inflammatoriska stimulansen som forskarna använde immuncellerna att reagera starkare på den andra inflammatoriska stimulansen. Men med den fjärde stimulansen hade cellerna blivit toleranta mot inflammation och reagerade knappt alls.
Således blev det uppenbart att mikroglia kan "komma ihåg" en tidigare inflammation.
Forskarna ville sedan veta vilken roll detta minne spelar för hur mikroglia reagerar på uppbyggnaden av amyloidplack i hjärnan, vilket är ett kännetecken för Alzheimers sjukdom. Så de undersökte aktiviteten av mikroglia hos möss som hade Alzheimersliknande patologi.
Neher och teamet fann att utbildade immunceller förvärrade sjukdomen på lång sikt. Månader efter deras första inflammatoriska stimulans ökade mikroglia produktionen av giftiga plack. Tolerant mikroglia minskade å andra sidan plackbildning.
"Våra resultat identifierar immunminnet i hjärnan som en viktig modifierare av neuropatologi", förklarar forskarna.
Inflammation kan omprogrammera hjärnan
Vidare ville forskarna veta om detta immunminne lämnade ett epigenetiskt spår - det vill säga om minnet av inflammation skulle orsaka kemiska förändringar i cellernas DNA.
DNA-analyser avslöjade att månader efter den första inflammatoriska stimulansen hade både "utbildade" celler och "toleranta" celler epigenetiska förändringar som aktiverade vissa gener och stängde av andra.
Sådana epigenetiska förändringar påverkade mikroglia förmåga att rensa bort giftiga plack i hjärnan.
"Det är möjligt att inflammatoriska sjukdomar som främst utvecklas utanför hjärnan även hos människor kan utlösa epigenetisk omprogrammering inuti hjärnan", spekulerar Neher.
Om detta är sant skulle det förklara varför inflammatoriska sjukdomar som artrit - och sjukdomar som har föreslagits vara inflammatoriska, såsom diabetes - ökar risken för Alzheimers sjukdom.
Därefter planerar forskarna att studera om mikroglia förändras på samma sätt hos människor. Om så är fallet kan detta öppna dörren för innovativa terapier.
