Az idegrendszer és az immunrendszer kapcsolatát az utóbbi időben számos kutatás vizsgálta. A két szervrendszer között bonyolult együttműködés figyelhető meg, úgy tűnik, hogy kétirányú kapcsolat áll fenn köztük. Ennek a kapcsolatnak óriási jelentősége lehet számos betegség esetében, hiszen az immunrendszer túlzott aktivitása sokszor jár együtt káros következményekkel, számos esetben ez a központi betegségi folyamat. Egy új kutatás eredményei szerint a belek gyulladása egy jól körülhatárolható agyterületen vált ki idegi aktivitást, amelynek későbbi újraaktiválódása újra előidézi a gyulladást. Talán ez a folyamat áll az ismeretlen okozatú bélgyulladások hátterében?
Az agy és az immunrendszer közötti kapcsolatot a környéki idegrendszer elemei teremtik meg. A környéki idegrendszer egyrészt a belső szerveket beidegző autonóm idegrendszerből, másrészt pedig a tápcsatornát ellátó enterális idegrendszerből áll. Funkcionális szempontból talán a legfontosabb jellemzőjük, hogy akarattól függetlenül működnek. A nyelőcső, a gyomor, a belek, de még a hasnyálmirigy és az epehólyag falában is megtalálhatók az enterális idegrendszerhez tartozó neuronok.
Az enterális idegrendszer funkciója sokrétű. Egyrészt az emésztéssel kapcsolatos folyamatokat vezényli, így például az emésztőenzimek elválasztását, illetve a bélmozgásokat szabályozza. Másrészt a tápcsatorna védelméért is felel, így például az enterális idegrendszer hozza létre a védekező reflexeket (hányás, hasmenés), ráadásul a belekben zajló immunfolyamatokba is nagy mértékben beleszól, ahogy azt az utóbbi évtizedek kutatásai kimutatták. A belekben jelentős mennyiségű immunsejt található, hiszen a tápcsatornán keresztül a kórokozók könnyen bejuthatnak a szervezetbe. Az enterális idegrendszer és a tápcsatorna immunsejtjei kétirányú kapcsolatban állnak egymással.
Az enterális idegrendszer továbbá az agyvelővel is kapcsolatban van, így tehát az agy hatással lehet a tápcsatornában zajló immunfolyamatokra. Mivel egyre több kísérlet támasztja alá, hogy az agy valóban szabályozza az immunrendszer működését, a területen az a kérdés merült fel, hogy hogyan reprezentálja az agy az immunrendszer állapotát a test különböző pontjain. Hogy miért merül ez fel az eddigiek alapján? Ahhoz, hogy egy folyamatot szabályozni lehessen, feltétlenül szükséges, hogy valamiképp reprezentálódjon (leképeződjön) a folyamat a szabályozást végző rendszerben. Vegyük példaként a hőmérséklet szabályozást. Ahhoz, hogy a termosztát döntést hozzon a fűtőtest beindításáról, szükséges az aktuális hőmérséklet értéke. A termosztátban van egy hőmérő, aminek a jele alapján eldől, hogy beindul-e a fűtőtest, vagy sem. A hőmérő jele a külső hőmérséklet leképezése. Egy izraeli kutatócsoport ebből az okfejtésből kiindulva vizsgálta, hogyan reprezentálódik az immunrendszer állapota az agyban.
Az agykéreg szigete érzékeli az immunaktivációt
A tápcsatorna gyulladása olyan állapot, amikor az immunrendszer aktivációja fokozódik, így ebben az esetben elvárható, hogy az immunrendszer állapotát reprezentáló agyterület aktivációja szintén növekedjen. Ez volt a feltevése az izraeli kutatóknak, amit egerek segítségével vizsgáltak meg. Az egerek egy csoportjának dextrán-szulfát nátrium sót (DSS) adtak be. Ez a vegyület elöli a bélben lévő sejteket, így gyulladást idéz elő, ami hasmenéssel és véres széklettel, illetve a testtömeg lecsökkenésével jár. A kutatók génmanipulált egereket használtak, melyek a tamoxifen nevű vegyület hatására fluoreszcens fehérjét fejeztek ki az aktív idegsejtjeikben. Jól ismert, hogy az aktiválódó idegsejtekben mely gén átírása indul meg, a kísérleti állatokban pedig ennek a génnek a kifejeződéséhez kötötték a fluoreszcens fehérje génjét.
A gén átírását még a tamoxifentől is függővé tették. Ez a vegyület normálisan nem fordul elő a rágcsálók szervezetében, tehát csakis akkor indult meg a fluoreszcens fehérjék kifejezése, amikor a kutatók ezt a vegyületet is beadták az állatoknak. A kísérleti állatok egy részénél a tamoxifent azután adták be, hogy kialakult náluk a bélgyulladás a DSS hatására. Az állatok másik csoportjánál nem volt bélgyulladás. A kutatók így a két csoport agyában kifejeződő fluoreszcens fehérje eloszlásának különbségeiből meghatározhatták, hogy az aktivációs mintázat melyik része köthető a bélgyulladáshoz.
Az inzuláris kéreg
Az inzuláris kéreg a homloklebeny és a halántéklebeny között helyezkedik el. A két lebenyt az oldalsó árok választja el egymástól, ez alatt található az inzula, amely az agykéreg begyűrődésével alakul ki. Az inzula számos olyan agytörzsi sejtcsoporttal van kapcsolatban, melyek a törzs szerveitől érkező jeleket fogadják. Emiatt az inzuláris kéreg interocepcióban betöltött szerepe már régen felvetődött. Az interocepció a test belső állapotának érzékelése. Az inzuláris kéreg fokozott aktivitást mutat, amikor az interoceptív érzékelés előtérbe kerül, például ha a kísérleti személyek a saját szívverésüket figyelik vagy amikor a tápcsatornájuk telítettségét érzékelik.
Az eredmények szerint az inzuláris kéreg sejtjei aktiválódtak a bélgyulladás hatására. A kutatók a következő kísérletben újabb modern géntechnológiai eljárást alkalmaztak. Olyan génmanipulált vírust juttattak be a kísérleti állatok inzuláris kérgébe, amelyek a bélgyulladás során aktiválódott sejteket fertőzték meg. Ezekben a sejtekben innentől egy olyan sejtfelszíni receptor fejeződött ki, amelyet szintén egy szintetikus vegyülettel, a klozapin-N-oxiddal lehetett aktiválni. A receptor aktivációja a sejt aktiválódását idézte elő, vagyis mesterségesen megismételhetővé vált a sejtaktiváció, ami a bélgyulladás hatására alakult ki. Érdekes módon, amikor ezeket a sejteket újraaktiválták, azután, hogy a bélgyulladás elmúlt a kísérleti állatoknál, újra megjelentek a gyulladás tünetei a belekben.
Az inzula és a gyulladás kapcsolata komplikált
Ez az eredmény jelenthette volna azt is, hogy az inzuláris kéreg sejtjei egyszerűen gyulladási reakciót idéznek elő a bélben, de akár azt is, hogy a sejtek az eredeti gyulladást “jegyzik meg” és ezt válnak képessé újra előidézni. Amikor azonban olyan egereknél aktiválták az inzuláris kéreg sejtjeit, amelyeknek még nem volt bélgyulladása, akkor a sejtek aktiválása nem váltott ki gyulladást. Ez a kísérlet azonban még csak azt bizonyította, hogy szükséges valamiféle tapasztalat, ami után az inzuláris kéreg gyulladást képes kiváltani. A kutatók azonban érdekesnek találták, hogy a mesterségesen kiváltott második gyulladás lényegében ugyanoda korlátozódik, ahol az első kialakult. Talán anatómiai specificitással is bírnak ezek az inzuláris sejtek?
Ennek a kérdésnek az elbírálásához a kutatók egy olyan vegyületet (zymosan) adtak be a kísérleti egerek hasüregébe, amely normálisan gombák sejtfalában fordul elő és így intenzív immunválaszt vált ki. Ennek következtében a hasüreg nyálkahártyája (peritoneum – hashártya) gyulladt be. A gyulladás újfent az inzuláris kéreg sejtjeinek aktivitását idézte elő. Ezúttal azonban a sejtek újbóli aktiválása a hashártya gyulladását váltotta ki. Ezek alapján tehát úgy tűnik, hogy az inzuláris kéreg sejtjei egy-egy gyulladásos eseményt reprezentálnak és későbbi aktivációjuk az eredeti testtáj gyulladását idézi elő. A kutatók végül azt is alátámasztották egy kísérlettel, hogy az inzuláris kéreg sejtjeinek gátlása csökkenti a gyulladásos tünetek súlyosságát.
Az inzuláris kéreg tehát a gyulladási folyamatok egy fontos szabályozója. Az új eredmények újabb fejezettel bővítik az idegrendszer és az immunrendszer összefonódásáról szóló irodalmat. Ezek az eredmények azt is felvetik, hogy a gyulladásos bélbetegségek hátterében, akár az inzuláris kéreg aktivációja is állhat. Vajon miért aktiválódik újra az inzuláris kéreg ezekben az esetekben? Talán a terület gátlása segíthet az ilyen típusú betegségek kezelésében?
Ez a cikkem az Élet és Tudomány 2022/09. számában, az Agyi aktualitások rovatban jelent meg.
Források
Inflammation in the gut is encoded by neurons in the brain
Insular cortex neurons encode and retrieve specific immune responses – ScienceDirect
