Исследования памяти — один из фронтиров нейронаук. И любой из видов памяти постоянно преподносит ученым сюрпризы.
Группа исследователей из Лиссабона во главе с Мигелем Рибейро изучила, как ранее неизвестное подмножество интерлейкин-17 продуцирующих γδ-Т-клеток (гамма-дельта-Т-клеток), обитающих в менингеальных оболочках мозга, участвует в процессе формирования кратковременной памяти и регуляции синаптической пластичности.
Авторы обнаружили, что эти клетки способствуют секреции нейротропного фактора головного мозга у мышей. Кроме того, в отсутствие интерлейкина-17 пластичность глутаматергических синапсов в CA1 извилине гиппокампа снижалась, что приводило к последующему нарушению долговременной потенциации.
Десятилетиями центральная нервная система рассматривалась как иммунно-привилегированный орган, защищенный гематоэнцефалическим барьером (ГЭБ), однако в последние пятнадцать лет росла доказательная база перекрестных связей между нервной и иммунной системами. Современная нейроиммунология признает, что лимфатические сосуды в дуральных синусах мозговых оболочек устанавливают прямую связь ЦНС с дренирующими шейными лимфатическими узлами, и что по этому каналу связи иммунная система воздействует на поддержание гомеостаза и пластичности мозга. Отчасти развеивается и миф о непроницаемости ГЭБ: в прошлом году в очередной раз было показано, что даже крупные макромолекулы могут пересекать его. У здоровых мышей сотни типов флуоресцентно-меченых белков плазмы крови свободно перетекали через ГЭБ и попадали в интерстициальную жидкость в мозге.
Другая группа ученых из Лиссабона изучила особое подмножество резистентных Т-клеток, живущих в мозговых оболочках, называемых γδ Т-клетками. В тимусе мышей γδ Т-клетки запрограммированы на два основных эффекторных подмножества, которые продуцируют либо интерферон-гамма (IFN-γ), либо интерлейкин-17 (IL-17). Обе популяции играют критическую роль в нейровоспалении: было показано, что IFN-γ-продуцирующие γδ Т-клетки опосредуют демиелинизацию при коронавирусной инфекции, тогда как IL-17 продуцирующие γδ Т-клетки способствуют развитию аутоиммунного энцефаломиелита. В обоих случаях γδ Т-клетки мобилизуются из других частей организма и связаны с нарушением гематоэнцефалического барьера.
В отличие от сообщений о негативном влиянии при воспалении, лиссабонские исследователи выяснили, что при нормальном функционировании организма другой невоспалительный тип γδ-Т-клеток, находящихся в менингеальных оболочках, принимает участие в регуляции процессов формирования памяти и синаптической пластичности. Мыши, лишенные γδ-Т-клеток или интерлейкина-17, демонстрировали снижение производительности в тестах кратковременной памяти, но не показывали изменений в других поведенческих тестах, включая тесты на долговременную память.
Ранее во многих исследованиях демонстрировалась взаимосвязь других цитокинов IL-4 и IL-13, которые выделяются более известным типом Т-клеток – CD4+ αβ Т-клетками, с формированием долговременной памяти и социализацией, но не кратковременной памятью (например, тут и тут).
Различие в механизмах влияния интерлейкинов на нервную систему может быть связано с тем, что, в отличие от CD4+ αβ Т-клеток, γδ Т-клетки, продуцирующие IL-17, находятся в мозговых оболочках и могут действовать в течение нескольких секунд во время формирования кратковременной памяти. С другой стороны, Т-клетки, продуцирующие IL-4 и IL-13, должны быть рекрутированы в мозговые оболочки из других частей тела.
Мыши с дефицитом интерлейкина-17 показывали снижение пластичности и количества глутаматергических синапсов в CA1 извилине гиппокампа, что приводило к последующему нарушению долговременной потенциации. Подробнее изучив механизмы связи глиальных клеток и менингеальных γδ Т-клеток, Мигель Рибейро и его коллеги выявили ключевую роль глиального нейротропного фактора мозга в связи между менингеальными γδ17 Т-клетками и пластичностью нейронов гиппокампа. Астроциты находятся в тесном контакте с менингеальными областями и действуют как сенсоры менингеальной цитокиновой среды, интегрируя сигналы от иммунной системы и передавая эту информацию в ЦНС.
Такие работы, раскрывающие перекрестные взаимосвязи иммунных клеток, глиальных клеток и нейронов, особенно важны для понимания неврологических расстройств, таких как болезнь Альцгеймера, расстройства аутистического спектра, шизофрения, а также снижения когнитивных функций, связанного со старением.
Текст: Илья Гриднев