Immagine: Cervello. Credit:Public Domain.
Le cellule immunitarie addestrate dall’intestino ai confini del SNC proteggono il cervello dalla meningite e da altre infezioni.
Le membrane che circondano il nostro cervello sono in una battaglia senza fine contro infezioni mortali, poiché i germi cercano costantemente di eludere le cellule immunitarie vigili e di superare una barriera protettiva speciale chiamata meningi. In uno studio su topi e tessuti autoptici umani, i ricercatori del National Institutes of Health e dell’Università di Cambridge hanno dimostrato che alcune di queste cellule immunitarie sono addestrate a combattere queste infezioni passando prima del tempo nell’intestino.
“Questa scoperta apre una nuova area della neuroimmunologia, dimostrando che le cellule produttrici di anticorpi istruiti dall’intestino abitano e difendono le regioni che circondano il sistema nervoso centrale“, ha detto Dorian McGavern, Ph.D., ricercatore senior presso NINDS e co-autore senior di lo studio, che è stato pubblicato su Nature.
Il sistema nervoso centrale (SNC) è protetto dagli agenti patogeni sia da una barriera a tre membrane chiamata meningi, sia dalle cellule immunitarie all’interno di quelle membrane. Il sistema nervoso centrale è anche separato dal resto del corpo da vasi sanguigni specializzati che sono sigillati ermeticamente dalla barriera ematoencefalica. Questo non è il caso, tuttavia, della dura madre, lo strato più esterno delle meningi. I vasi sanguigni in questo compartimento non sono sigillati e le grandi strutture venose, chiamate seni, trasportano il sangue che si muove lentamente al cuore. La combinazione di flusso sanguigno lento e vicinanza al cervello richiede una forte protezione immunitaria per fermare potenziali infezioni sul loro percorso.
“Il sistema immunitario ha investito molto nella dura madre”, ha detto il Dottor McGavern. “I seni venosi all’interno della dura madre agiscono come contenitori di drenaggio e, di conseguenza, sono un luogo in cui gli agenti patogeni possono accumularsi e potenzialmente entrare nel cervello. Ha senso che il sistema immunitario si accampi in questa zona vulnerabile “.
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In questo studio, il team del Dottor McGavern ha lavorato con i ricercatori in un laboratorio guidato da Menna R. Clatworthy, MD, Ph.D., Università di Cambridge, Regno Unito per esaminare quali tipi di cellule immunitarie risiedono negli strati esterni delle meningi dei topi e degli umani. Quello che i ricercatori hanno scoperto è stato piuttosto sorprendente: c’erano molte cellule immunitarie precedentemente istruite a produrre anticorpi contro microbi specifici. Queste cellule produttrici di anticorpi, chiamate cellule IgA, si trovano tipicamente in altre barriere come le mucose dell’albero bronchiale dei polmoni e dell’intestino.
“Questa scoperta è stata completamente inaspettata”, ha detto il Dottor McGavern. “Prima del nostro studio, non era stato dimostrato che le cellule IgA risiedessero nella dura madre in condizioni di stato stazionario“.
Rispetto ai normali topi di controllo, i ricercatori hanno osservato che i topi privi di germi, che non hanno il proprio microbioma, non avevano quasi cellule IgA nelle loro meningi. Hanno quindi ricostituito l’intestino di questi topi con microbi che non potevano muoversi altrove e hanno dimostrato che la rete di cellule IgA meningee era completamente ripristinata. Ciò non si è verificato quando la pelle di topi privi di germi è stata ricostituita con diversi microbi, suggerendo che i batteri nell’intestino erano importanti nell’educazione delle cellule IgA meningee.
Il passo successivo è stato quello di confermare ulteriormente l’origine intestinale delle cellule nelle meningi osservando le sequenze di DNA IgA. Ci sono probabilmente milioni di sequenze diverse di IgA in tutto il corpo pronte a rilevare un’ampia gamma di minacce. Quando due di queste sequenze corrispondono, le due cellule confrontate hanno avuto origine dalla stessa fonte.
Quando i ricercatori hanno confrontato le sequenze di DNA delle cellule IgA trovate nelle meningi con quelle prelevate da un segmento molto corto dell’intestino, hanno trovato una sovrapposizione di oltre il 20% tra i due, molto maggiore di quanto sarebbe possibile per caso.
“È davvero straordinario che in un frammento di intestino così piccolo ci sia questa grande sovrapposizione con le cellule delle meningi”, ha detto il Dott. McGavern. “Questi dati forniscono prove più convincenti che il cervello è protetto dalle cellule immunitarie che vengono educate nell’intestino”.
Come nel cervello, il rivestimento dell’intestino è sigillato per impedire la fuoriuscita del suo contenuto nel corpo. Quando il rivestimento dell’intestino viene rotto, si verificano un’infiammazione e un’attivazione significative del sistema immunitario. Quando i ricercatori hanno intenzionalmente violato l’intestino in questo studio, hanno visto una risposta significativa nelle meningi per difendersi dalla presenza di microbi nel sangue.
I ricercatori hanno anche esaminato il ruolo che le cellule IgA svolgono nel proteggere il cervello dalle infezioni note iniettando una versione fluorescente di un fungo che, in condizioni normali, porta a una forte risposta delle cellule IgA nelle meningi che intrappolano il fungo in modo simile ai batteri. Tuttavia, nei topi che non avevano più cellule IgA a causa della manipolazione genetica o dell’applicazione di un farmaco impoverente al cranio (in modo che fossero colpite solo le cellule IgA meningee), il fungo si è fatto strada nel tessuto cerebrale, con conseguenze fatali in tutti i topi trattati.
“Rimuovendo semplicemente le cellule IgA dalle meningi e senza influenzare altre cellule immunitarie, questo fungo è passato dall’essere un patogeno controllato a causare un’infezione cerebrale fatale”, ha detto il Dott. McGavern. “Questo mostra chiaramente l’importanza della risposta immunitaria locale”.
Il Dottor McGavern ha continuato spiegando che le cellule che secernono anticorpi in questi seni non aspettano che l’infezione si attivi, ma piuttosto pompano costantemente gli anticorpi in previsione di agenti patogeni estranei. Questo processo “sempre attivo” è un altro mezzo con cui questa regione altamente sensibile è protetta dal sistema immunitario.
Quando i topi sono stati trattati con antibiotici, c’è stata una diminuzione del numero di cellule IgA nelle meningi, suggerendo che l’esaurimento dei microbi nel corpo, anche per un breve periodo di tempo, diminuisce la capacità del sistema immunitario di rispondere alle infezioni. Allo stesso modo, ci si aspetta che i cambiamenti nel microbioma, dovuti ad esempio a un cambiamento nella dieta, influenzino la composizione delle cellule IgA poiché il sistema si adatta continuamente.
Fonte: NIH
