Sistem neuroimun - Neuroimmune system

Sistemul neuroimun
Glial ntox review.jpg
Această diagramă descrie mecanismele neuroimune care mediază neurodegenerarea indusă de metamfetamină în creierul uman. NF-kB -mediate răspuns neuroimmune consumul de metamfetamină , care are ca rezultat permeabilitatea crescută a barierei hematoencefalice apare prin legarea sa la și activarea sigma 1 receptori , creșterea producției de specii reactive de oxigen (ROS), specii reactive ale azotului (RNS) și moleculele moleculare asociate cu deteriorarea (DAMP), dereglarea transportorilor de glutamat (în mod specific, EAAT1 și EAAT2 ) și metabolismul glucozeiși influx excesiv de calciu în celulele gliale și neuronii dopaminergici .
Detalii
Sistem Neuroimun
Identificatori
Plasă D015213
Terminologie anatomică

Sistemul neuroimun este un sistem de structuri și procese care implică interacțiunile biochimice și electrofiziologice dintre sistemul nervos și sistemul imunitar care protejează neuronii de agenții patogeni . Acesta servește la protejarea neuronilor împotriva bolilor prin menținerea barierelor permeabile selectiv (de exemplu, bariera hematoencefalică și bariera sânge-lichid cefalorahidian ), mediază neuroinflamarea și vindecarea rănilor în neuronii deteriorați și mobilizează apărarea gazdei împotriva agenților patogeni.

Sistemul neuroimun și sistemul imunitar periferic sunt structurale distincte. Spre deosebire de sistemul periferic, sistemul neuroimun este compus în primul rând din celule gliale ; dintre toate celulele hematopoietice ale sistemului imunitar, numai celulele mastocite sunt prezente în mod normal în sistemul neuroimun. Cu toate acestea, în timpul unui răspuns neuroimun, anumite celule imune periferice sunt capabile să traverseze diverse bariere de sânge sau lichid-creier pentru a răspunde la agenții patogeni care au pătruns în creier. De exemplu, există dovezi că, după rănire, macrofagele și celulele T ale sistemului imunitar migrează în măduva spinării. Producția de celule imune a sistemului complementar a fost, de asemenea, documentată ca fiind creată direct în sistemul nervos central.

Structura

Componentele celulare cheie ale sistemului neuroimun sunt celulele gliale , inclusiv astrocitele , microglia și oligodendrocitele . Spre deosebire de alte celule hematopoietice ale sistemului imunitar periferic, mastocitele apar în mod natural în creier, unde mediază interacțiunile dintre microbii intestinali, sistemul imunitar și sistemul nervos central ca parte a axului microbiotă-intestin-creier .

Receptorii cuplați cu proteina G care sunt prezenți atât în SNC, cât și în tipurile de celule imune și care sunt responsabili pentru un proces de semnalizare neuroimună includ:

Fiziologie celulară

Sistemul neuro-imunitar și studiul acestuia cuprind o înțelegere a sistemelor imune și neurologice și a impactului de reglementare încrucișată a funcțiilor lor. Citokinele reglează răspunsurile imune, posibil prin activarea axei hipotalamo-hipofizo-suprarenale (HPA). Citokinele au fost, de asemenea, implicate în coordonarea dintre sistemul nervos și sistemul imunitar. Cazurile de legare a citokinelor la receptorii neuronali au fost documentate între celula imunitară care eliberează citokina IL-1 β și receptorul neuronal IL-1R . Această legare are ca rezultat un impuls electric care creează senzația de durere. Dovezi în creștere sugerează că celulele T autoimune sunt implicate în neurogeneză. Studiile au arătat că, în perioadele de răspuns al sistemului imun adaptiv, neurogeneza hipocampului este crescută și, invers, celulele T autoimune și microglia sunt importante pentru neurogeneză (și deci memoria și învățarea) la adulții sănătoși.

Sistemul neuroimun utilizează procese complementare atât ale neuronilor senzoriali, cât și ale celulelor imune pentru a detecta și a răspunde la stimuli nocivi sau dăunători. De exemplu, bacteriile invadatoare pot activa simultan inflammasomi , care procesează interleukinele ( IL-1 β ) și depolarizează neuronii senzoriali prin secreția de hemolizine . Hemolizinele creează pori provocând o eliberare depolarizantă a ionilor de potasiu din interiorul celulei eucariote și un aflux de ioni de calciu. Împreună, acest lucru are ca rezultat un potențial de acțiune în neuronii senzoriali și activarea inflammasomilor.

Leziunile și necroza provoacă, de asemenea, un răspuns neuroimun. Eliberarea de adenozin trifosfat (ATP) din celulele deteriorate se leagă și activează atât receptorii P2X7 de pe macrofagele sistemului imunitar, cât și receptorii P2X3 ai nociceptorilor sistemului nervos. Acest lucru determină răspunsul combinat al unui potențial de acțiune rezultat, datorită depolarizării create de afluxul de ioni de calciu și potasiu și activarea inflammasomilor. Potențialul de acțiune produs este, de asemenea, responsabil pentru senzația de durere, iar sistemul imunitar produce IL-1 β ca urmare a legării receptorului ATP P2X7.

Deși inflamația este de obicei considerată ca un răspuns imun, există o orchestrare a proceselor neuronale implicate în procesul inflamator al sistemului imunitar. După leziuni sau infecții, există o cascadă de răspunsuri inflamatorii, cum ar fi secreția de citokine și chemokine care se cuplează cu secreția de neuropeptide (cum ar fi substanța P ) și neurotransmițători (cum ar fi serotonina ). Împreună, acest răspuns neuroimun cuplat are un efect amplificator asupra inflamației.

Răspunsuri neuroimune

Interacțiunea neuron-celulă glială

Diferite tipuri de celule gliale, inclusiv microglia, astroglia și oligodendrocite.

Neuronii și celulele gliale funcționează împreună pentru a combate agenții patogeni care intră și leziunile. Chimiochinele joacă un rol proeminent ca mediator între comunicarea neuron-celulă glială, deoarece ambele tipuri de celule exprimă receptori de chemokină. De exemplu, chimiokina fractalchină a fost implicată în comunicarea dintre microglia și neuronii ganglionului rădăcinii dorsale (DRG) din măduva spinării. Fractalchina a fost asociată cu hipersensibilitate la durere atunci când a fost injectată in vivo și s-a constatat că reglează în sus moleculele de mediere inflamatorie. Celulele gliale pot recunoaște în mod eficient agenții patogeni atât în ​​sistemul nervos central, cât și în țesuturile periferice. Când celulele gliale recunosc agenții patogeni străini prin utilizarea semnalizării citokinelor și chemokinelor, acestea sunt capabile să transmită aceste informații către SNC. Rezultatul este o creștere a simptomelor depresive. Activarea cronică a celulelor gliale duce totuși la neurodegenerare și neuroinflamare .

Celulele microgiale sunt dintre cele mai proeminente tipuri de celule gliale din creier. Una dintre funcțiile lor principale este fagocitarea resturilor celulare în urma apoptozei neuronale . În urma apoptozei, neuronii morți secretă semnale chimice care se leagă de celulele microgliene și le determină să devoreze resturi dăunătoare din țesutul nervos din jur. Microglia și sistemul complementului sunt, de asemenea, asociate cu tăierea sinaptică, deoarece secrețiile lor de citokine, factorii de creștere și alte complimente ajută la eliminarea sinapselor învechite.

Astrocitele sunt un alt tip de celule gliale care, printre alte funcții, modulează intrarea celulelor imune în SNC prin bariera hematoencefalică (BBB). Astrocitele eliberează, de asemenea, diverse citokine și neurotrofine care permit intrarea celulelor imune în SNC; aceste celule imune recrutate vizează atât agenții patogeni, cât și țesutul nervos deteriorat.

Reflexe

Reflex de retragere

Reflex de retragere

Reflexul de retragere este un reflex care protejează un organism de stimuli nocivi. Acest reflex apare atunci când stimulii nocivi activează nociceptorii care trimit un potențial de acțiune către nervii din coloana vertebrală, care apoi inervează mușchii efectori și provoacă un smucit brusc pentru a îndepărta organismul de stimulii periculoși. Reflexul de sevraj implică atât sistemul nervos, cât și sistemul imunitar. Când potențialul de acțiune se deplasează înapoi în jos rețeaua nervului spinal, un alt impuls se deplaseaza periferic senzoriale neuroni care secreta aminoacizi și neuropeptide , cum ar fi calcitonina peptida genei legate (CGRP) și substanța P . Aceste substanțe chimice acționează prin creșterea roșeață, umflarea țesuturilor deteriorate și atașarea celulelor imune la țesutul endotelial , crescând astfel permeabilitatea celulelor imune la nivelul capilarelor .

Răspuns reflex la agenți patogeni și toxine

Interacțiunile neuroimune apar și atunci când agenții patogeni , alergenii sau toxinele invadează un organism. Cele ale nervului vag se conecteaza la intestin si impulsurile nervoase ale cailor respiratorii si elicits la brainstems ca răspuns la detectarea toxinelor și a agenților patogeni. Acest impuls electric care se deplasează în jos din trunchiul creierului se deplasează către celulele mucoasei și stimulează secreția de mucus; acest impuls poate provoca și ejecția toxinei prin contracții musculare care provoacă vărsături sau diaree.

Răspuns reflex la paraziți

Sistemul neuroimun este implicat în reflexele asociate cu invaziile parazitare ale gazdelor. Nociceptorii sunt, de asemenea, asociați cu reflexele organismului față de agenții patogeni, deoarece se află în locații strategice, cum ar fi căile respiratorii și țesuturile intestinale, pentru a induce contracții musculare care provoacă zgârieturi, vărsături și tuse. Aceste reflexe sunt toate concepute pentru a scoate agenți patogeni din corp. De exemplu, zgârierea este indusă de pruritogeni care stimulează nociceptorii pe țesuturile epidermice. Acești pruritogeni, cum ar fi histamina , determină, de asemenea, alte celule imune să secrete pruritogeni suplimentari într-un efort de a provoca mai multă mâncărime pentru a elimina fizic invadatorii paraziți. În ceea ce privește paraziții intestinali și bronșici, vărsăturile, tusea și diareea pot fi, de asemenea, cauzate de stimularea nociceptorului în țesuturile infectate și de impulsurile nervoase provenite din tulpina creierului care inervează mușchii netezi respectivi .

Eozinofilele, ca răspuns la capsaicină , pot declanșa o sensibilizare senzorială suplimentară la moleculă. Pacienții cu hepatită cronică tuse , de asemenea , o tuse îmbunătățită reflexă la agenți patogeni , chiar dacă agentul patogen a fost expulzat. În ambele cazuri, eliberarea eozinofilelor și a altor molecule imune determină o hipersensibilizare a neuronilor senzoriali în căile respiratorii bronșice care produc simptome sporite. De asemenea, s-a raportat că secrețiile crescute de celule imune ale neurotrofinelor ca răspuns la poluanți și iritanți pot restructura rețeaua periferică de nervi din căile respiratorii pentru a permite o stare mai amorsată pentru neuronii senzoriali.

Semnificația clinică

S-a demonstrat că stresul psihologic prelungit ar putea fi asociat cu un risc crescut de infecție prin infecție respiratorie virală. Studiile efectuate pe animale indică faptul că stresul psihologic crește nivelul glucocorticoizilor și, în cele din urmă, o creștere a sensibilității la infecțiile streptococice ale pielii.

Sistemul neuroimun joacă un rol în boala Alzheimer . În special, microglia poate fi protectoare prin promovarea fagocitozei și îndepărtarea depozitelor de amiloid-β (Aβ), dar devine și disfuncțională pe măsură ce boala progresează, producând neurotoxine , încetând să elimine depozitele de Aβ și producând citokine care promovează în continuare depunerea de Aβ. S-a demonstrat că, în boala Alzheimer, amiloid-β activează direct microglia și alte monocite pentru a produce neurotoxine .

Astrocitele au fost, de asemenea, implicate în scleroza multiplă (SM). Astrocitele sunt responsabile pentru demielinizare și distrugerea oligodendrocitelor asociate bolii. Acest efect demielinizant este un rezultat al secreției de citokine și metaloproteinaze matrice (MMP) din celulele astrocitelor activate pe neuronii vecini. Astrocitele care rămân într-o stare activă formează cicatrici gliale care previn și re-mielinizarea neuronilor, deoarece sunt un impediment fizic pentru celulele progenitoare oligodendrocitare (OPC).

Sistemul neuroimun este, de asemenea, implicat în astm și tuse cronică , deoarece ambele sunt rezultatul stării hipersensibilizate a neuronilor senzoriali datorită eliberării moleculelor imune și a mecanismelor de feedback pozitiv.

Studiile preclinice și clinice au arătat că răspunsurile celulare (microglia / macrofage, leucocite, astrocite și mastocite etc.) și răspunsurile neuroimune moleculare contribuie la leziuni cerebrale secundare după hemoragia intracerebrală.

Vezi si

Referințe

Lecturi suplimentare

linkuri externe