Войти
Нейроиммунология - это область, объединяющая нейробиологию, изучение нервной системы и иммунология, исследование иммунной системы. Нейроиммунологи стремятся лучше понять взаимодействие этих двух сложных систем во время развития гомеостаза и реакции на травмы. Долгосрочная цель этой быстро развивающейся области исследований - дальнейшее развитие нашего понимания патологии некоторых неврологических заболеваний, некоторые из которых не имеют четкой этиологии. При этом нейроиммунология способствует разработке новых фармакологических методов лечения нескольких неврологических состояний. Многие типы взаимодействий затрагивают как нервную, так и иммунную системы, включая физиологическое функционирование двух систем в здоровье и заболевании, нарушение работы одной или обеих систем, которое приводит к нарушениям, и факторы физического, химического и экологического стресса, которые ежедневно влияют на обе системы.
Нейронные мишени, которые контролируют термогенез, поведение, сон и настроение могут зависеть от провоспалительных цитокинов, которые высвобождаются активированным макрофаги и моноциты во время инфекции. В центральной нервной системе выработка цитокинов была обнаружена в результате травмы головного мозга, во время вирусных и бактериальных инфекций, а также при нейродегенеративных процессы.
Из Национального института здравоохранения США:
«Несмотря на статус мозга как иммунного привилегированного участка, между нервными клетками имеет место обширная двунаправленная связь. и иммунная система как в отношении здоровья, так и болезни. Иммунные клетки и нейроиммунные молекулы, такие как цитокины, хемокины, и факторы роста модулируют функцию мозга посредством множества сигнальных путей на протяжении всей жизни. Иммунологические, физиологические и психологические стрессоры задействуют цитокины и другие иммунные молекулы в качестве медиаторов взаимодействий с нейроэндокринной, нейропептидной и нейротрансмиттерной системами. Например, уровни цитокинов в мозге повышаются после воздействия стресса, в то время как лечение, предназначенное для облегчения стресс обращает этот эффект вспять.
«Было показано, что нейровоспаление и нейроиммунная активация играют роль в этиологии различных неврологических расстройств, таких как инсульт, болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера болезнь, рассеянный склероз, боль и связанное со СПИДом деменция. Однако цитокины и хемокины также модулируют функцию ЦНС в отсутствие явных иммунологических, физиологических или психологических проблем. Например, цитокины и ингибиторы рецепторов цитокинов влияют на когнитивные и эмоциональные процессы. Недавние данные свидетельствуют о том, что иммунные молекулы по-разному модулируют системы мозга на протяжении жизни. Цитокины и хемокины регулируют нейротрофины и другие молекулы, важные для процессов развития нервной системы, а воздействие определенных нейроиммунных проблем в раннем возрасте влияет на развитие мозга. У взрослых цитокины и хемокины влияют на синаптическую пластичность и другие текущие нервные процессы, которые могут изменяться при стареющем мозге. Наконец, взаимодействие иммунных молекул с гипоталамо-гипофизарно-гонадной системой указывает на то, что половые различия являются важным фактором, определяющим влияние нейроиммунных влияний на функцию и поведение мозга ».
Недавние исследования демонстрируют, что сокращение популяции лимфоцитов может ухудшают познавательные способности у мышей, а восстановление лимфоцитов восстанавливает когнитивные способности.
Эпигенетическая медицина охватывает новую отрасль нейроиммунологии, изучающую мозг и поведение, и предоставил информацию о механизмах, лежащих в основе развития мозга, эволюции, нейрональной и сетевой пластичности и гомеостаза, старения, этиологии различных неврологических заболеваний и процессов регенерации нервов. Это приводит к открытию факторов стресса окружающей среды, которые определяют начало конкретных неврологических расстройств и конкретных заболеваний биомаркеры. Цель состоит в том, чтобы " способствовать ускоренному восстановлению нарушенных и, казалось бы, безвозвратно утраченных когнитивных, поведенческих и сенсомоторных функций посредством эпигенетического перепрограммирования эндогенных региональных нервных стволовых клеток ".
Несколько исследований показали что регуляция поддержания стволовых клеток и последующие определения судьбы довольно сложны. Сложность определения судьбы стволовых клеток может быть лучше всего понятна, зная «схемы, используемые для управления поддержанием стволовых клеток и прогрессивными решениями судьбы нервных клеток». Решения нервной судьбы включают использование множественных сигнальных путей нейротрансмиттеров наряду с использованием эпигенетических регуляторов. Улучшение дифференцировки нейрональных стволовых клеток и принятие решений о судьбе глии должно быть организовано своевременно, чтобы определить спецификацию подтипа и последующие процессы созревания, включая миелинизацию.
Расстройства нервного развития возникают в результате нарушений роста и развития головного мозга и нервной системы и приводят ко многим расстройствам. Примеры этих расстройств включают синдром Аспергера, черепно-мозговую травму, общение, нарушения речи и языка, генетические нарушения, такие как синдром ломкой Х-хромосомы, синдром Дауна, эпилепсия и алкогольный синдром плода. Исследования показали, что расстройства аутистического спектра (РАС) могут возникать из-за основных нарушений эпигенетической регуляции. Другие нейроиммунологические исследования показали, что нарушение регуляции коррелированных эпигенетических процессов при РАС может изменять экспрессию генов и функцию мозга, не вызывая классических генетических повреждений, которые легче отнести к причинно-следственной связи. Эти открытия являются одними из многочисленных недавних открытий в ранее неизвестных областях неправильной экспрессии генов.
Все больше данных свидетельствует о том, что нейродегенеративные заболевания опосредуются ошибочными эпигенетическими механизмами. Нейродегенеративные заболевания включают болезнь Хантингтона и болезнь Альцгеймера. Нейроиммунологические исследования этих заболеваний дали доказательства, включая отсутствие простых менделевских моделей наследования, глобальную дисрегуляцию транскрипции, множественные типы патогенных микроорганизмов и многое другое. В одном из экспериментов лечение болезни Хантингтона гистоновыми деацетилазами (HDAC), ферментом, удаляющим ацетильные группы из лизина и связывающими ДНК / РНК антрацилинами, влияющими на позиционирование нуклеосом, показало положительное влияние на поведенческие показатели, нейрозащиту, ремоделирование нуклеосом и т. и ассоциированная динамика хроматина. Еще одно новое открытие нейродегенеративных заболеваний связано с избыточной экспрессией HDAC6, подавляющей нейродегенеративный фенотип, связанный с патологией болезни Альцгеймера в связанных животных моделях. Другие результаты показывают, что дополнительные механизмы ответственны за «основные транскрипционные и посттранскрипционные нарушения регуляции и сложные нарушения хроматина при болезни Хантингтона».
Нервная и иммунная системы имеют много взаимодействий, которые диктовать общее состояние здоровья тела. Нервная система находится под постоянным контролем как адаптивной, так и врожденной иммунной системы. На протяжении всего развития и взрослой жизни иммунная система обнаруживает и реагирует на изменения нейронной связи. Нарушение регуляции как адаптивных, так и приобретенных иммунных ответов, нарушение перекрестных помех между этими двумя системами, а также изменения в развертывании механизмов врожденного иммунитета могут предрасполагать центральную нервную систему (ЦНС) к аутоиммунитету и нейродегенерации. Другие данные показали, что развитие и развертывание врожденной и приобретенной иммунной систем в ответ на стрессоры на функциональную целостность клеточного и системного уровня и развитие аутоиммунитета опосредуются. Аутоиммунитет все чаще связывают с целенаправленной дерегуляцией эпигенетических механизмов, и, следовательно, использование эпигенетических терапевтических агентов может помочь обратить вспять сложные патогенные процессы. Рассеянный склероз (РС) - это один из типов нейроиммунологического расстройства, которым страдают многие люди. РС проявляется воспалением ЦНС, иммуноопосредованной демиелинизацией и нейродегенерацией.
Миалгический энцефаломиелит (также известный как синдром хронической усталости ) - это мультисистемное заболевание, которое вызывает дисфункцию неврологической, иммунной, эндокринной систем и систем метаболизма энергии. Хотя у многих пациентов наблюдается нейроиммунологическая дегенерация, правильные корни ME / CFS неизвестны. Симптомы ME / CFS включают значительно сниженную способность участвовать в обычных занятиях, стоять или сидеть прямо, неспособность говорить, проблемы со сном, чрезмерную чувствительность к свету, звуку или прикосновениям и / или проблемы с мышлением и памятью (нарушение когнитивного функционирования). Другими частыми симптомами являются боли в мышцах или суставах, боль в горле или ночная потливость. Лечения нет, но симптомы можно лечить. У пациентов, чувствительных к плесени, может наблюдаться улучшение симптомов после переезда в более сухие места. У некоторых пациентов в целом менее тяжелая МЭ, тогда как другие могут быть прикованы к постели на всю жизнь.
Взаимодействие ЦНС и иммунной системы достаточно хорошо известно. Было обнаружено, что индуцированная ожогом дисфункция органов с использованием стимуляции блуждающего нерва снижает уровни цитокинов в органах и сыворотке крови. Ожоги обычно вызывают генерацию абактериальных цитокинов и, возможно, парасимпатическая стимуляция после ожогов уменьшит генерацию кардиодепрессивных медиаторов. Несколько групп представили экспериментальные доказательства, подтверждающие, что продукция провоспалительных цитокинов является центральным элементом стрессовой реакции, вызванной ожогами. Еще другие группы показали, что передача сигналов блуждающим нервом оказывает заметное влияние на различные воспалительные патологии. Эти исследования заложили основу для исследования того, что стимуляция блуждающего нерва может влиять на иммунологические реакции после ожога и, таким образом, в конечном итоге может быть использована для ограничения повреждения органов и отказа от стресса, вызванного ожогами.
Базовые представления о нейроиммунологических заболеваниях значительно изменились за последние десять лет. Новые данные, расширяющие понимание новых концепций лечения, были получены для большого количества нейроиммунологических заболеваний, не более чем рассеянного склероза, поскольку в последнее время были предприняты многие усилия для выяснения сложности патомеханизмов этого заболевания. Накапливающиеся данные исследований на животных позволяют предположить, что некоторые аспекты депрессии и утомляемости при РС могут быть связаны с маркерами воспаления. Исследования показали, что Toll-подобный рецептор (TLR4) критически участвует в нейровоспалении и рекрутировании Т-клеток в мозг, способствуя обострению повреждения мозга. Исследования связи между обонянием, депрессивным поведением и аутоиммунитетом привели к интересным открытиям, в том числе к фактам, что воспаление является обычным явлением для всех проанализированных заболеваний, депрессивные симптомы появляются на ранней стадии развития большинства заболеваний, нарушение обоняния также проявляется на ранней стадии развитие неврологических состояний, и все болезни затрагивают миндалину и гиппокамп. Лучшее понимание того, как функционирует иммунная система и какие факторы способствуют ответным реакциям, тщательно изучается наряду с вышеупомянутыми совпадениями.
Нейроиммунология также является важной темой, которую необходимо учитывать при разработке нейронных имплантатов. Нервные имплантаты используются для лечения многих заболеваний, и очень важно, что их конструкция и химический состав поверхности не вызывают иммунного ответа.
Нервная система и иммунная система требуют соответствующей степени клеточной дифференциации, организационной целостности и взаимодействия нейронных сетей. Эти функциональные особенности мозга и нервной системы могут затруднить воспроизведение сигналов в сценариях с тяжелыми заболеваниями. В настоящее время существует три класса терапии, которые использовались как в моделях болезней на животных, так и в клинических испытаниях на людях. Эти три класса включают ингибиторы метилирования ДНК, ингибиторы HDAC и подходы на основе РНК. Ингибиторы метилирования ДНК используются для активации ранее заглушенных генов. HDAC - это класс ферментов, которые имеют широкий набор биохимических модификаций и могут влиять на деметилирование ДНК и синергизм с другими терапевтическими агентами. Окончательная терапия включает использование подходов на основе РНК для повышения стабильности, специфичности и эффективности, особенно при заболеваниях, вызванных изменениями РНК. Новые концепции, касающиеся сложности и универсальности эпигенома, могут указывать на способы воздействия на клеточные процессы в масштабе всего генома. Другие исследования предполагают, что возможные мишени семенных регуляторов могут быть идентифицированы, что позволяет вносить изменения в массивное эпигенетическое репрограммирование во время гаметогенеза. Многие будущие методы лечения могут выходить за рамки чисто терапевтических и их можно предотвратить, возможно, с помощью вакцины. Новые высокопроизводительные технологии в сочетании с достижениями в методах визуализации, такими как оптические нанотехнологии in vivo, могут дать начало еще большему знанию геномной архитектуры, ядерной организации и взаимодействия между иммунной и нервной системами.
