Сили еволюції в дії

Це було тільки в минулому році, що Кіпніс, директор Центру імунології мозку та глії Університету Вірджинії, і його команда виявили, що менінгеальні судини безпосередньо пов’язують мозок з лімфатичною системою. Те, що перевернуті десятиліття викладання підручник, що мозок “іммунопрівілейованних”, відсутнє пряме підключення до імунної системи. Відкриття відкрило двері для абсолютно нових способів мислення про те, як мозок і імунна система взаємодіють між собою.

Звичайна мозкова активність, зліва, і мозок у стані гіперактивності. (Зображення: Аніта Імпагляццо, Система охорони здоров’я Університету Вірджинії)

Подальша знахідка однаково висвітлюючи, щоб пролити світло на обидві роботи мозку і на самій еволюції. Відносини між людьми і патогенними мікроорганізмами, дослідники припускають, могли б безпосередньо вплинули на розвиток нашого соціальної поведінки, що дозволяє нам брати участь в соціальних взаємодій, необхідних для виживання виду при розробці способів для нашої імунної системи, щоб захистити нас від хвороб які супроводжують ці взаємодії. Соціальна поведінка, звичайно ж, в інтересах патогенів, так як вона дозволяє їм поширюватися.

Дослідники Університету Вірджинії показали, що специфічна імунна молекула, гамма-інтерферону, як видається, є критичним для соціальної поведінки і що різноманітність істот, таких як мух, даніо, мишей і щурів, активують гамма-інтерферону реакції, коли вони є соціальними. Як правило, ця молекула виробляється імунною системою у відповідь на бактерії, віруси або паразити. Блокування молекули у мишей з використанням генетичної модифікації зробили області мозку гіперактивний, в результаті чого у мишей, щоб стати менш соціальної. Відновлення молекули відновили зв’язок мозку і поведінку до нормального життя. У документі з викладом їхніх висновків, дослідники відзначають, що імунна молекула грає “глибоку роль в підтримці належної соціальної функції”.

“Це надзвичайно важливо для організму, щоб бути соціальним для виживання виду. Це важливо для пошуку їжі, статевого розмноження, збиральництво, полювання“, – сказав Ентоні Дж. Фільяно, постдокторант Хартуелл у лабораторії Кіпніс та провідний автор дослідження. “Таким чином, гіпотеза полягає в тому, що коли організми приходять разом, у вас є більш високу схильність до поширення інфекції. Таким чином, ви повинні бути соціальними, але [при цьому] у вас є високий шанс поширення патогенних мікроорганізмів. Ідея полягає в тому, що гамма-інтерферон, в процесі еволюції, був використаний як більш ефективний спосіб підвищити соціальну поведінку, одночасно підвищуючи відповідь анти-патогенну”.

Розуміння висновків

Дослідники відзначають, що несправна імунна система буде нести відповідальність за «соціальні дефіциту в численних неврологічних і психічних розладів“. Але саме те, що це може означати для аутизму та інших конкретних умов вимагає подальшого вивчення. Навряд чи будь-якої одна молекула буде відповідати за хвороби або ключ до лікування. Дослідники вважають, що причини, ймовірно, буде набагато складніше. Але відкриття, що імунна система – і, можливо, зародки, висуненням – може контролювати нашу взаємодію породжує безліч цікавих шляхів для вчених, щоб дослідити, як з точки зору боротьбу з неврологічними порушеннями і розуміння людської поведінки.

Дослідник-постдокторант Ентоні Дж. Фільяно, зліва, і Джонатан Кіпніс, голова відділення неврологічних наук Університету Вірджинії. (Фото: Санджай Сучак, відділ зв’язків університету)

“Імунні молекули фактично визначаючи, як мозок функціонує. Отже, що таке загальний вплив імунної системи на розвиток нашого мозку і функцій?” – спитав Кіпніс. “Я думаю, що філософські аспекти цієї роботи дуже цікаві, але вона також має потенційно дуже важливе клінічне значення”.

Опубліковані відкриття

Кіпніс і його команда працювала в тісній співпраці з Департаментом Університету Вірджинії з фармакології і з дослідницькою групою Володимира Литвак із медичної школи Університету штату Массачусетс. Команда Литвак розробила обчислювальний підхід до вивчення складного діалогу між імунною сигналізацією і функцією мозку в нормі та при патології.

“Використовуючи цей підхід, ми передбачили роль для гамма-інтерферону, що є важливим цитокина, що секретується Т-лімфоцитів, в просуванні функції соціального мозку”, – сказав Литвак. “Наші результати сприяють глибшому розумінню соціальної дисфункції в неврологічних розладів, таких як аутизм і шизофренія, і може відкрити нові можливості для терапевтичних підходів”.
Ці відкриття опубліковано в Інтернеті в престижному журналі “Природа” (Nature). Автори статті: Фільяно, Янг Ксу, Ніколас Дж. Тустісон, Рейчел Л. Марш, Уенді Бейкер, Ігор Смірнов, Крістофер К. Оверолл, Сачін П. Гадані, Стівен Д. Тернер, Жіпінг Венг, Саєда Найамуссахар Пеерзаде, Хао Чен, Кевін С. Лі, Майкл М. Скотт, Марк П. Бінхаккер, Літвак і Кіпніс.

Цю роботу підтримали Національні інститути охорони здоров’я (гранти No. AG034113, NS081026 і T32-AI007496), а також Фонд Хартвелла.