Nyupptäckta skallekanaler spelar roll i immunitet
Forskare har nu upptäckt ”små kanaler” som tillåter den skadade hjärnan att kommunicera med benmärg under inflammationsprocessen. Dessa "tunnlar" är nyckeln till att säkerställa ett snabbt immunsvar.
Inflammation uppstår som ett immunsvar mot infektioner eller skador i kroppen.
Immunsvaret är föremål för en komplex koordinationsprocess som involverar en typ av svampig vävnad som kallas benmärg.
Benmärg finns i ett antal ben, inklusive skallen, ryggraden i ryggraden och benben, såsom tibia.
Denna vävnad producerar både röda blodkroppar och vissa typer av immunceller, som alla är involverade i inflammation, svarar på skador eller infektioner.
Nu har en studie utförd av forskare från Harvard Medical School i Boston, MA, och delvis finansierad av National Institutes of Health (NIH), upptäckt hur hjärnan och benmärgen samordnar för att säkerställa ett snabbt, riktat immunsvar.
Svaret, förklarar specialisterna i en artikel i tidskriften Natur neurovetenskap, ligger i tidigare okända kanaler som gör att de två kan kommunicera.
”Vi trodde alltid att immunceller från armar och ben reste via blod till skadad hjärnvävnad. Dessa resultat tyder på att immunceller istället kan ta en genväg för att snabbt komma till inflammationsområden ”, förklarar Francesca Bosetti, programdirektör vid NIH: s National Institute of Neurological Disorders and Stroke.
”Inflammation spelar en avgörande roll i många hjärnstörningar och det är möjligt att de nyligen beskrivna kanalerna kan vara viktiga under ett antal förhållanden. Upptäckten av dessa kanaler öppnar upp många nya forskningsvägar. ”
Francesca Bosetti
Den skadade hjärnan rekryterar hjälp från skallen
Forskarna genomförde först sin studie i en musmodell, och när de först visste vad de skulle söka efter kunde de också replikera sina fynd hos människor.
Med hjälp av avancerade optiska bildtekniker spårade de neutrofilernas rörelser, en typ av immunceller som vanligtvis först vandrade till platser i kroppen som har drabbats av en skada.
Specifikt kunde forskarna ta reda på om neutrofiler som nådde hjärnvävnad skadad till följd av stroke eller hjärnhinneinflammation släpptes från benmärg som hittades i skallen eller från märg som hittades i tibia.
När man tittade på hjärnor hos möss såg forskarna att skadad hjärnvävnad under en stroke får neutrofiler från skallen, snarare än skenbenet, i de flesta fall.
Under en hjärtinfarkt avslöjade emellertid forskarna att hjärtat sannolikt kommer att få ett liknande antal neutrofiler från både skalle- och tibiamärg, eftersom hjärtat ligger längre bort från båda dessa benstrukturer.
De noterade också att det finns färre neutrofiler i skelvmärgen 6 timmar efter att ett slag inträffar än i skinnbenet.
Vad detta tyder på är att den skadade hjärnvävnaden och märgen som finns i skallen har ett direkt sätt att "kommunicera", vilket möjliggör ett snabbt och riktat immunsvar från närmaste "respondent".
En ”oväntad” upptäckt
Hur händer allt detta? Den första ledtråden om de mekanismer som var inblandade kom från ett benmärgsprotein, känt som stromal cell-härledd faktor-1 (SDF-1), vars roll är att reglera när immunceller lagras i benmärgen och när de släpps.
När SDF-1-nivåer sjunker frigör benmärgen neutrofiler så att de kan ta hand om den skadade vävnaden.
Teamet noterade att SDF-1-nivåer minskar 6 timmar efter en stroke endast i märgen som finns i skalben, vilket indikerar att benmärgen som finns i skallen är i direkt kommunikation med hjärnan, vilket "varnar" för skadan, "Rekrytera" den närmaste källan till hjälp.
"Vi [började] sedan undersöka skallen mycket noggrant och tittade på den från alla vinklar och försökte ta reda på hur neutrofiler når hjärnan", förklarar medförfattare Dr. Matthias Nahrendorf.
"Oväntat upptäckte vi små kanaler som förbinder märgen direkt med hjärnans yttre foder", tillägger han.
Dr. Nahrendorf och hans team identifierade sådana ”små kanaler” för kommunikation, inte bara över hela skallen utan också i skenbenet.
Efter dessa resultat hos möss sökte forskarna sedan efter samma strukturer hos människor och fann dem; de kanaler som de observerade i mänskliga skallar var fem gånger större än de som ses hos möss, rapporterar de.
Dessutom, hos möss såväl som hos människor, uppträder kanalerna både i skallens inre och yttre lager.
I framtiden är forskarna angelägna om att se vilka andra typer av celler som kan röra sig genom dessa nyupptäckta kanaler och att avslöja mer information om hur dessa små passager förmedlar immunsvaret.
