Группа исследователей под руководством Медицинского центра Университета Фрайбурга создала совершенно новую карту собственной иммунной системы мозга человека и мышей. Ученые впервые продемонстрировали, что фагоциты в головном мозге, так называемая микроглия, имеют одну и ту же основную сигнатуру, но адаптируются по-разному в зависимости от своей функции. Ранее предполагалось, что это разные типы микроглии. Открытие, сделанное с помощью нового метода анализа отдельных клеток с высоким разрешением, важно для понимания болезней мозга. Кроме того, исследователи из Фрайбурга, Геттингена, Берлина, Бохума, Эссена и Гента (Бельгия) подробно продемонстрировали, как иммунная система человека в головном мозге изменяется в ходе рассеянного склероза (РС), что важно для будущих терапевтических подходов. Исследование было опубликовано 14 февраля 2019 года в журнале Nature.
"Мы смогли показать, что в головном мозге существует только один тип микроглии, который существует в нескольких вариантах," говорит руководитель проекта проф. Доктор. Марко Принц, медицинский директор Института невропатологии Медицинского центра Фрайбургского университета. "Эти иммунные клетки – очень разносторонние универсалы, а не специалисты, как до сих пор считалось в учебниках," резюмирует проф. Prinz.
Универсальные универсалы, а не специалисты
Поскольку иммунные клетки, расположенные в крови, блокируются от головного и спинного мозга гематоэнцефалическим барьером, мозгу необходима собственная иммунная защита – микроглия. Эти фагоциты мозга развиваются очень рано в процессе эмбрионального развития, а затем удаляют вторгшиеся микробы и мертвые нервные клетки. Они способствуют созреванию и сохранению гибкости мозга на протяжении всей жизни. Ранее было неясно, существуют ли подтипы микроглии для различных функций, которые они выполняют в здоровом и больном мозге.
Исследователи под руководством проф. Принц и соавторы исследования д-р. Такахиро Масуда, доктор. Роман Санковский и доктор. Ори Сташевски из Института невропатологии Медицинского центра Фрайбургского университета провел подробные исследования микроглии в головном мозге, как на мышиной модели, так и на ткани мозга человека, взятой у пациентов.
С помощью нового метода проведения одноклеточного анализа исследователи детально продемонстрировали особенности микроглии. Для этого они использовали микроскоп для изучения микроглии в разных областях мозга и на разных стадиях развития. Они также проанализировали уровни РНК в этих клетках, используя одноклеточный анализ. Анализ показал, что все микроглии имеют одинаковые основные сигнатуры, но по-разному адаптируются на разных этапах развития, в разных областях мозга и в зависимости от функции, для которой они предназначены.
Надежда для пациентов с рассеянным склерозом
Нарушение регуляции микроглии также вовлечено в несколько заболеваний головного мозга. В частности, они играют ключевую роль в развитии болезни Альцгеймера, рассеянного склероза (РС) и некоторых психических заболеваний, таких как аутизм. В здоровом мозге микроглия образует однородную сеть вокруг нервных клеток, которая может измениться всего за несколько минут в случае заболевания и образовать множество новых фагоцитов, чтобы ограничить повреждение.
"Теперь у нас есть первый атлас иммунных клеток человеческого мозга с высоким разрешением. Это также позволяет нам понять, как эти клетки меняются во время таких заболеваний, как рассеянный склероз," говорит проф. Принц, который также участвует в кластерах передовых исследований в области сигнализации BIOSS и CIBSS Университета Фрайбурга. "У больных РС нам удалось охарактеризовать микроглию в состоянии, характерном для рассеянного склероза. Мы надеемся, что в будущем появится возможность воздействовать на подмножества микроглии во вредном состоянии."
"Очень интересно наблюдать, насколько гибкой может быть микроглия," говорит проф. Prinz. Исследования на мышиной модели направили исследователей на правильный путь. Однако соавтор доктор. Масуда также удалось показать, что микроглия человека намного сложнее, чем микроглия лабораторных животных. "Индивидуальные изменения в мозге человека также оставляют следы в микроглии в течение жизни," говорит доктор. Масуда.