You are currently viewing Az agy testőrei

Az agy testőrei

A központi idegrendszer védelme alapvető jelentőségű a szervezet túlélése szempontjából. Ennek megfelelően az agyat és a gerincvelőt számos erre specializálódott képződmény védelmezi, mint a koponya és a csigolyák. Ezeken a fizikai struktúrákon túl azonban az immunrendszer is fontos szerephez jut az agy oltalmazásában. Két új kutatás ráadásul arra derített fényt, hogy az immunsejtek egy csoportja kifejezetten csak a központi idegrendszer biztonságát szolgálja.

Az agy egy elképesztő szervezettséget mutató, nagyon kifinomult struktúra. Ahhoz, hogy zavartalanul tehesse a dolgát, szüksége van olyan rendszerekre, amelyek megvédik a külső, káros hatásoktól. Ezt a célt szolgálja a központi idegrendszer “csontos tokja”, a koponya és a csigolyák is. A kemény, csontos tok alatt több hártya is burkolja a központi idegrendszert, melyek között egy folyadékréteg (agy-gerincvelői folyadék) is található. Az agy-gerincvelői folyadék tulajdonképpen körbeveszi a központi idegrendszert. Az agy és a gerincvelő végső soron egy vizes tartályban úszik a testen belül, ami jelentősen tompítja a lökések, ütések hatását. A csontos tok és a hártyák együttesen tehát kitűnő védelmet biztosítanak a mechanikai behatásokkal szemben.

Az agyat azonban más jellegű veszélyektől is meg kell védeni, amelyek kémiai vagy biológiai természetűek, vagyis potenciálisan mérgező vegyületek, vagy kórokozók. Ezt a feladatot az immunrendszer sejtjei és a központi idegrendszert körülvevő két védvonal szolgálják. Az immunrendszer sejtjei a klasszikus felfogás szerint a vérárammal jutnak a probléma helyére, míg az említett védvonalak közül az elsőt az egyik hártya sejtjei, míg a másodikat az idegrendszer gliasejtjei hozzák létre. Ezt a rendszert a középkori várak védelméhez szokás hasonlítani: a két fal között egy vízzel (agy-gerincvelői folyadékkal) telt várárok zárja el a központi idegrendszert az esetleges behatolóktól. 

A központi idegrendszer hártyái és a “vár falai”
A központi idegrendszert három hártya határolja: a kemény hártya, a pókhálóhártya és a lágy hártya. A kemény hártya egy ellenálló pólyaként veszi körbe a központi idegrendszert, ebben futnak a nagyobb erek is. Az alatta lévő pókhálóhártya hozza létre az első határvonalat a kemény hártyával való találkozásánál. A pókhálóhártya arról kapta a nevét, hogy oszlopszerű nyúlványokkal tartja a kapcsolatot a lágy hártyával. Az oszlopok által áthidalt térrész tartalmazza az agy-gerincvelői folyadékot. A legbelső réteg a lágy hártya. Közvetlenül a lágy hártya alatt található a második határvonal (glia limitans), amelyet a központi idegrendszer gliasejtjei alkotnak.

Immunsejtek az agyhártyákban

Az utóbbi években kiderült, hogy az agyhártyákban, főleg a kemény agyhártyában, immunsejtek is bőven találhatók. A várfalakon tehát őrszemek is vannak, akik nem csak a vérárammal sodródva járnak arra, hanem úgy tűnik, állandó posztjuk van. Egy amerikai kutatócsoport két új vizsgálatsorozattal igyekezett tisztázni, hogy ezek a sejtek pontosan miképp kerülnek a központi idegrendszert burkoló hártyába. A két projektben az immunsejtek két különböző típusára fókuszáltak a kutatók. Az elsőben az ún. mieloid sejteket, a másodikban pedig a B-sejteket vizsgálták. A mieloid sejtek tulajdonképpen éretlen granulociták, melyek éretten a természetes immunitás sejtes elemei, a kórokozók legkülönbözőbb típusait pusztítják el. A B-sejtek az adaptív immunitás sejtjei, melyek antitesteket termelnek a kórokozókkal szemben. Ezek adják az immunrendszer memóriasejtjeit is.

A immunrendszer működésének klasszikus nézete azt feltételezi, hogy az immunsejtek a vérárammal érkeznek a rendeltetési helyükre. A kutatók elsőként ezt a feltevést vizsgálták. Ehhez két egér keringési rendszerét kötötték össze, melyek közül az egyik immunsejtjei fluoreszcens fehérjét fejeztek ki. A kutatók megfigyelték, hogy a másik egér agyhártyáiban mennyi fluoreszcensen jelölt immunsejt jelenik meg egységnyi idő alatt. A klasszikus nézet azt jósolta, hogy az adott idő alatt az immunsejtek legalább felének fluoreszcensnek kell lennie, ami azt jelentette volna, hogy a másik egér véréből származnak. A kutatók ezzel szemben azt tapasztalták, hogy az hártyákban található immunsejteknek csupán töredéke volt fluoreszcens, tehát a sejtek nem kizárólag a vérrel érkeznek az őrposztjaikra. De akkor hogyan?

Az immunsejtek a csontvelőből érkeznek, de nem az erekben

Az immunsejtek termelődésének helye a vörös csontvelő. A kutatók olyan vizsgálatokat is elvégeztek, melyekben a fluoreszcensen jelölt csontvelői sejtekkel rendelkező állatok csontvelejét transzplantálták más állatokba. A beavatkozás célja az volt, hogy egyértelműen megállapítható legyen, hogy milyen útvonalon érkeznek az immunsejtek a központi idegrendszert védelmező hártyákba.

Vörös és sárga csontvelő a gyermek és a felnőtt csontvázában (Forrás: open.oregonstate.education).

A vizsgálatok tanúsága szerint a vörös csontvelőben termelődő mieloid sejtek és B-sejtek a csontban lévő vájatokon keresztül, az erek mellett jutnak be a központi idegrendszer közeli területeinek hártyáiba. Az agyhártyákban lévő immunsejtek például a koponyában lévő vörös csontvelőből származnak, míg a gerincvelő területén a csigolyák csontveleje termeli az őrszemeket.

Az új eredmények szerint a központi idegrendszer hártyáiban állomásozó immunsejtek egy része közvetlenül a közeli vörös csontvelőből érkezik (Forrás: Engelhardt, 2021 – Nature).

A további vizsgálatok azt is kimutatták, hogy a közeli csontvelőből származó immunsejtek működése jelentősen eltér azokétól, melyek a vérrel érkeznek. Ez a különbség még hangsúlyosabb, ha konkrét vészhelyzetre kell reagálnia az immunrendszernek. A kutatók különféle káros behatásoknak tették ki a kísérleti állatok idegrendszerét (mesterségesen indukált gyulladás, látóideg mechanikai sértése) és azt találták, hogy a vérrel érkező immunsejtek fokozzák a gyulladási folyamatok intenzitását, míg az agyhártyákban állomásozó, helyi immunsejtekre sokkal kevésbé jellemző ez a hatás.

Ez igen nagy jelentőségű eredmény, hiszen az utóbbi időkben egyre nyilvánvalóbb, hogy az idegrendszert érintő gyulladás számos neurodegeneratív betegség (pl. Alzheimer-kór, Parkinson-kór) esetében központi szerepet játszik az állapot elfajulásában. Egy további vizsgálatnak köszönhetően az is kiderült, hogy a közvetlenül a csontvelőből és a vérből származó immunsejtek aránya az idősebb állatoknál eltolódik a vérből érkező, gyulladást fokozó típus irányába. Ez a megfigyelés szintén jól illeszkedik a neurodegeneratív betegségekről alkotott képbe: idősebb korban nagyobb valószínűséggel alakulnak ki ezek a betegségek. Talán épp azért, mert a helyi őrszemek száma lecsökken és a véráramból érkező, gyulladást támogató típus felszaporodik?

A központi idegrendszer testőreinek jelentősége óriási lehet

Az új eredmények tehát arra mutatnak rá, hogy az agy és a gerincvelő a közeli vörös csontvelőből speciális immunsejteket kap, melyek kifejezetten a központi idegrendszert védelmezik. Ez egyébként nem szokatlan a szervezetben, az összes testüregben (mellüreg, szívüreg, hasüreg) kimutattak már helyi immunsejteket. Ezek a specializált sejtcsoportok minden bizonnyal nagy jelentőséggel bírnak a szervezet védelmében, ezért fontos, hogy működésüket minél jobban megértsük.

Az eredmények ráadásul azt is felvetik, hogy az agyat védelmező immunsejtek egy jelentős része akár a vér-agy gát átlépése nélkül is elérhető. Ennek óriási jelentősége lehet, hiszen az agy gyógyszerezésének lehetőségét a vér-agy gát nagymértékben korlátozza. A kemény agyhártya viszont a vér-agy gát “innenső oldalán” van, vagyis a véráramba juttatott vegyületek elérhetik az itt állomásozó immunsejteket. Az agyi tumorok egy részénél például ismeretes, hogy az agyba érkező mieloid sejtek fokozzák a tumor növekedését. Ha például az agyhártyákban állomásozó immunsejteket távol lehetne tartani az agytól, az lassíthatná a tumor növekedését. Nagy lehetőség rejlik tehát a központi idegrendszer testőrségében.

Ez a cikkem az Élet és Tudomány 2021/36. számában, az Agyi aktualitások rovatban jelent meg.

Források:

Heterogeneity of meningeal B cells reveals a lymphopoietic niche at the CNS borders | Science (sciencemag.org)

Skull and vertebral bone marrow are myeloid cell reservoirs for the meninges and CNS parenchyma | Science (sciencemag.org)

Bespoke brain immunity | Science (sciencemag.org)

d41586-021-01962-4.pdf (nature.com)

Vélemény, hozzászólás?