Układ odpornościowy rzeźbi mózg

Badacze ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Stanforda uważają, że proces przycinania (redukowania) połączeń nerwowych, podczas którego mózg staje się bardziej zorganizowany, jest kierowany przez układ odpornościowy.

Odkrycie to pomaga nie tylko zrozumieć i opisać prawidłowy rozwój mózgu dziecka, ale także wyjaśnić przebieg chorób neurodegeneracyjnych, np. stwardnienia rozsianego, jaskry czy choroby Alzheimera, które są skutkiem utraty zbyt wielu lub wręcz przeciwnie - nadmiaru synaps.

Do tej pory nikt nie wiedział, na jakiej zasadzie są wybierane synapsy do zlikwidowania. Odkryliśmy tajemniczy mechanizm, za pośrednictwem którego nadmiar połączeń jest usuwany z dojrzewającego mózgu – chwali się szef zespołu Ben Barres.

Proces rzeźbienia jest kontrolowany przez klasyczną kaskadę dopełniacza. Dopełniacz to cały zespół białek osocza (jest ich ponad 20), które biorą udział w humoralnych reakcjach obronnych organizmu. Uruchomienie kaskady enzymatycznej prowadzi do lizy (strawienia) obcych komórek, np. bakterii czy wirusów.

W normalnych warunkach nieaktywne postaci białek krążą po organizmie z krwią. Gdy pojawia się najeźdźca, jedno aktywowane białko pobudza następne, mamy więc do czynienia z efektem domina. Niezależnie od drogi aktywacji dopełniacza, na końcu zawsze dochodzi do wytworzenia kompleksu atakującego błonę MAC (ang. membrane attacking complex).

Barres i zespół jako pierwsi udowodnili, że układ dopełniacza wpływa także na mózg. Okazało się, że białka dopełniacza przyłączają się do niechcianych synaps. W ten sposób są one oznaczane, tak jak to czynią leśnicy, typując drzewa do wycinki.

Gdy dzieci osiągają 10. rok życia, proces przycinania się kończy. W przypadku jaskry bardzo wcześnie zostaje jednak reaktywowany. Amerykanie zauważyli, że jednym z pierwszych objawów jaskry jest zapoczątkowanie kaskady dopełniacza w synapsach i utrata wielu z nich. Same neurony umierają dużo później.

W niemal każdej wziętej pod uwagę chorobie neurodegeneracyjnej występowała regulacja w górę (ang. up-regulation) białek dopełniacza. Regulacja w górę to proces, za pośrednictwem którego komórka zwiększa ilość jakiejś cząsteczki w odpowiedzi na zmiany zachodzące w środowisku. Przy chorobie Alzheimera, charakteryzującej się masywną utratą synaps, dochodzi do kilkusetkrotnej regulacji w górę białek dopełniacza.

Widząc, co dzieje się w przypadku jaskry i alzheimeryzmu, naukowcy zaczęli się przyglądać roli spełnianej przez kaskadę dopełniacza w innych chorobach neurodegeneracyjnych, np. parkinsonizmie, stwardnieniu rozsianym, stwardnieniu zanikowym bocznym (ALS) czy autyzmie (Cell).

proces przycinania synapsa układ odpornościowy układ dopełniacza kaskada kompleks atakujący błonę Ben Barres