Le membrane che circondano il cervello sono in continua battaglia contro infezioni mortali, poiché i germi cercano continuamente di eludere le cellule immunitarie e oltrepassare una barriera protettiva chiamata meningi.
In un recente studio, ricercatori del National Institutes of Health e della Cambridge University hanno mostrato che alcune di queste cellule vengono “allenate” nell’intestino per poi combattere queste infezioni al cervello.
“Questa scoperta da inizio ad una nuova era della neuro-immunologia, mostrando che queste cellule immunitarie abitano e difendono regioni che circondano il sistema immunitario centrale” dice Dorian McGaver, co-autore dello studio che è stato pubblicato su Nature.
Il sistema nervoso centrale è protetto dai patogeni dalle cellule immunitarie e da una barriera di tre membrane chiamate meningi. Il sistema nervoso è anche protetto tramite la barriera emato-encefalica che avvolge e sigilla tutti i vasi sanguigni che irrorano il cervello. L’unica eccezione è la dura mater, la parte più esterna delle meningi. Qui, i vasi sanguigni non sono protetti e grandi strutture venose chiamate seni venosi, trasportano lentamente il sangue verso il cuore.
La presenza di flusso sanguigno in prossimità del cervello richiede una forte protezione da parte del sistema immunitario per fermare possibili infezioni.
“Il sistema immunitario ha investito molto sulla dura mater” dice il Dr McGavern. “I seni venosi nella dura mater agiscono come drenaggio del sangue e, di conseguenza, sono un posto dove i patogeni possono accumularsi ed entrare nel cervello. Ha senso che il sistema immunitario si accampi proprio in questa area vulnerabile del cervello.”
In questo studio, il team del Dr McGavern ha lavorato con ricercatori del laboratorio di Menna R. Clatworthy, Medico e PhD dell’Universitá di Cambridge per vedere quali tipi di cellule immunitario risiedono nello strato esterno delle meningi di topi e umani. Quello che hanno scoperto è stato sorprendente: c’erano molte cellule immunitarie che erano state “allenate” per produrre anticorpi contro determinati microbi. Queste cellule, chiamate cellule IgA, si ritrovano solitamente in altre membrane protettive del corpo come nelle mucose dei bronchi e dell’intestino.
“Questa scoperta era completamente inaspettata “dice il Dr McGaver. “Prima, non sapevamo che le cellule IgA potessero risiedere nella dura mater in condizioni normali, non patologiche”.
I ricercatori hanno scoperto che in condizioni sterili, senza germi, topi di laboratorio non hanno le cellule IgA nelle meningi. I ricercatori hanno poi ripopolato l’intestino di questi topi con microbi ed hanno osservato come queste cellule si stabilivano proprio nelle meningi, dimostrando che i batteri dell’intestino sono necessari per questo processo.
In seguito i ricercatori hanno studiato la sequenza di DNA di queste cellule IgA ed hanno trovato un’alta somiglianza con cellule di alcune aree dell’intestino. “È davvero sorprendente che in un’area circoscritta dell’intestino vendiamo un tale livello di identità con le cellule delle meningi” ha detto il Dr McGavern. “Questi risultati dimostrano chiaramente che il cervello è protetto da cellule che son passate prima dall’intestino.”
Proprio come nel cervello, anche l’intestino è protetto per evitare l’ingresso di patogeni nel corpo. Quando questa barriera è rotta, si attiva una forte infiammazione e si attiva il sistema immunitario. Quando i ricercatori intenzionalmente rompevano questa barriera dell’intestino, si osservava una forte risposta immunitaria nelle meningi.
I ricercatori hanno anche studiato il ruolo delle cellule IgA nel proteggere il cervello contro infezioni, iniettando un fungo fluorescente che, in condizioni normali, porta ad una forte risposta delle cellule IgA nelle meningi, che catturano il fungo.
Tuttavia, in topi geneticamente modificati che erano privi delle cellule IgA il fungo poteva entrare nel cervello con conseguenze fatali per il povero topo.
“Il solo rimuovere cellule IgA dalle meningi senza eliminare nessun altro tipo di cellula immunitaria, è fatale per le infezioni al cervello” dice il Dr MCGavern. “Questo dimostra chiaramente l’importanza della risposta immunitaria locale”.
Il Dr McGavern continua spiegando che le cellule che rilasciano questi anticorpi IgA nei seni venosi non aspettano che si attivi l’infezione ma piuttosto rilasciano continuamente questi anticorpi per prevenire l’ingresso dei patogeni. Questo sistema è sempre attivo ed è necessario per proteggere una zona così sensibile del nostro corpo come il cervello.
Quando i topi venivano trattati con antibiotici, c’era una riduzione nel numero di cellule IgA nelle meningi, per cui riducendo i microbi nel corpo, anche per un breve periodo di tempo, può ridurre la capacità del sistema immunitario di rispondere ad una infezione.
Questi risultati suggeriscono che, cambi nel microbioma (i microrganismi che vivono nel nostro intestino), dovuti a cambiamenti di dieta ad esempio, potrebbero influire su questa importante popolazione di cellule immunitarie del nostro cervello.
https://neurosciencenews.com/gut-immune-brain-17249/
Fonte: NIH
Contatti: Carl P. Wonders – NIH
Articolo originale
“Gut-educated IgA plasma cells defend the meningeal venous sinuses ” by Zachary Fitzpatrick, Gordon Frazer, Ashley Ferro, Simon Clare, Nicolas Bouladoux, John Ferdinand, Zewen Kelvin Tuong, Maria Luciana Negro-Demontel, Nitin Kumar, Ondrej Suchanek, Tamara Tajsic, Katherine Harcourt, Kirsten Scott, Rachel Bashford-Rogers, Adel Helmy, Daniel S. Reich, Yasmine Belkaid, Trevor D. Lawley, Dorian B. McGavern & Menna R. Clatworthy. Nature
