Neuroinflammaatiolla tarkoitetaan prosessia, jossa aivojen synnynnäinen immuunijärjestelmä laukeaa tulehduksellisen haasteen, kuten loukkaantumisten, infektioiden, altistumisen myrkylle altistumisen, hermoston hermoston rappeutumista aiheuttavan sairauden tai ikääntymisen, seurauksena.

Image Credit: Design_Cells/.com

Immuunivasteen aktivoitumisen jälkeen käynnistyvät tietyt biokemialliset ja solutoiminnot, joilla on erilaisia fysiologisia, biokemiallisia ja käyttäytymiseen liittyviä seurauksia.

Keskushermostoa (CNS) kehotetaan toimimaan suojellakseen elimistöä sille aiheutuvilta haitoilta. Tämä on olennainen ja synnynnäinen toiminto, jonka elimistö on kehittänyt suojellakseen itseään, ja normaalioloissa sitä hillitsevät mikrogliat, jotka aistivat miljöön muutokset, jotka uhkaavat homeostaasin häiriintymistä.

Vamman, infektion tai myrkylle altistumisen, ikääntymisen tai hermoston rappeutumissairauden yhteydessä mikrogliat kuitenkin säätelevät tulehdussignaaleja ylöspäin, jolloin syntyy neuroinflammaatio. Näin keskushermoston koodattu vaste voi olla tarkoituksenmukaisesti suojaava, mutta myös haitallinen, sillä akuutin tulehdusreaktion laukeaminen voi muuttua krooniseksi ja vahingolliseksi.

Neuroinflammaatio syntyy hieman eri tavoin sen syystä riippuen. Jäljempänä käsitellään näitä neuroinflammation tyyppejä ja eritellään yksityiskohtaisesti niiden erityiset reitit.

Vammat

Päähän kohdistuva riittävän voimakas isku voi johtaa traumaattiseen aivovammaan, joka johtaa degeneratiivisten reparatiivisten mekanismien käynnistymiseen. Näiden reittien käynnistyminen hälyttää immuunijärjestelmän ja kehottaa sitä synnyttämään tulehdusreaktion.

Siten päävamman seurauksena immuunijärjestelmä alkaa lähettää tulehdusta edistäviä sytokiineja, kuten Il-1β:tä, jotka voivat pahentaa iskun aiheuttamia vaurioita ja johtaa solukuolemaan ja DNA:n pirstoutumiseen.

TNF-α:n ylimääräinen vapautuminen yhdessä pro-inflammatoristen sytokiinien kanssa voi joskus johtaa veri-aivoesteen vaarantumiseen, mikä vähentää sen kykyä toimia porttina aivoihin suojaten niitä myrkyiltä.

Selkäydinvaurio on hieman erilainen, se tapahtuu kolmessa eri vaiheessa. Ensimmäisessä vaiheessa selkäytimen puristuminen tai leikkautuminen laukaisee tekijöitä, kuten natrium- ja kalsiumionien epätasapainon, glutamaattien eksitotoksisuuden ja vapaiden radikaalien aiheuttamat vauriot.

Vamman jälkeisen apoptoosin käynnistyminen sekä hermosolujen demyelinaatio johtavat tulehdukseen vammakohdassa. Tämä käynnistää toisen vaiheen, joka aktivoi reaktiivisen glioosin, turvotuksen, selkäydinparenkyymin kavitaation ja voi johtaa selkäytimen toimintakyvyn palautumattomaan menetykseen.

Selkäydinvamman laukaisemaan tulehdusreaktioon liittyy pro-inflammatoristen sytokiinien, kuten interleukiini 1β:n (IL-1β), interferoni-γ:n (IFN-γ), tuumorinekroositekijä α:n (TNFα), indusoituvan typpioksidisyntaasin (iNOS), IL-6:n ja IL-23:n eritys.

Tämän sytokiinien virkistyminen laukaisee paikallisen mikroglian aktivoitumisen ja vetää puoleensa luuytimestä peräisin olevia makrofageja, mikä johtaa selkäydinvammaan liittyvään patogeneesiin.

Perifeerinen immuunivaste

Veri-aivoeste on kehittynyt suojaamaan aivoja toksiineilta, jotka voivat päästä verenkiertoon. Se rakentuu endoteelisoluista ja astrosyyteistä ja muodostaa fyysisen esteen verenkierron ja aivojen välille.

Astrosyyttien toiminnot säätelevät sitä, mitä esteen läpi kulkee, mutta loukkaantumisen jälkeen tämä voi vaurioitua, mikä johtaa T-solujen, B-solujen ja makrofagien tulvaan aivoihin, millä on tulehdusta pahentava vaikutus.

Infektio

Tietyistä virusten, bakteerien, sienten ja joskus alkueläinten tai loisten aiheuttamista infektioista voi aiheutua enkefaliittia (aivotulehdus) tai aivokalvontulehdusta (aivokalvontulehdus – aivoja ja selkäydintä peittävät kudoskerrokset). Kukin infektion aiheuttaja aktivoi hieman eri reitin, joka johtaa neuroinflammaatioon.

Aging

Kognitiivinen heikkeneminen liittyy usein ikääntymiseen, mutta myös neurodegeneratiivisilla sairauksilla (joita käsitellään jäljempänä) on suurempi esiintyvyys iäkkäämmässä väestössä, ja molemmat liittyvät aivotulehdukseen.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että terveissä mutta ikääntyvissä aivoissa on kroonisesti lisääntyneet pro-inflammatoristen sytokiinien tasot ja vähentyneet anti-inflammatoristen sytokiinien tasot, mikä osoittaa, että pelkkä ikätekijä liittyy krooniseen neuroinflammatioon.

Jatkotutkimukset ovat paljastaneet, että ikääntyvissä aivoissa on myös lisääntynyt aktivoituneen mikroglian määrä, joka on merkki aktivoituneesta immuunijärjestelmän vasteesta, mikä osoittaa toisen linkin ikääntyvien aivojen ja neuroinflammaation välillä.

Neurodegeneratiiviset taudit

Neurodegeneratiiviset taudit ja neuroinflammaatio ovat erottamattomasti yhteydessä toisiinsa. Alzheimerin tauti (AD), Parkinsonin tauti (PD) ja multippeliskleroosi (MS) liittyvät kaikki neuroinflammaatioon. Aluksi neuroinflammaatiota pidetään merkittävänä syynä Alzheimerin taudille ominaiseen neurodegradoitumiseen.

Es uskotaan, että tautia sairastavilla on runsaasti aktivoitunutta mikrogliaa, joka ei kykene fagosytoimaan amyloidi-beetaa, mikä voi johtaa plakkien kerääntymiseen tai myötävaikuttaa siihen.

Neuroinflammaatiota pidetään merkittävänä osatekijänä Parkinsonin taudissa. Uskotaan, että suoliston tulehdusreaktio voi olla yhteydessä taudin alkamiseen, mikä johtaa aivojen, erityisesti substantia nigran, tulehdukseen ja häiritsee taudille ominaisen dopamiinin tuotantoa.

Viimeiseksi neuroinflammaatiolla katsotaan olevan merkittävä rooli MS-taudin alkamisessa ja etenemisessä. Tutkimukset ovat osoittaneet, että veri-aivoeste häiriintyy tulehdussytokiinien vaikutuksesta, jolloin B-solut ja plasmasolut pääsevät keskushermostoon, jossa ne vaurioittavat hermosoluja peittävää myeliinitupea. Tämä demyelinaatio on taudin merkittävä oire.

Psykiatriset sairaudet

Loppujen lopuksi on olemassa suuri määrä näyttöä, joka selventää neuroinflammaation roolia erilaisissa psykiatrisissa sairauksissa. Kehittymässä oleva teoria on, että stressillä on geneettisten, epigeneettisten ja ympäristötekijöiden ohella keskeinen rooli immuunijärjestelmän deregulaation käynnistämisessä psykiatrisissa sairauksissa. Tämän immuunijärjestelmän aktivoitumisen on havaittu aiheuttavan epänormaalia neurotransmissiota, mikä johtaa serotoniinin puutteeseen ja lisääntyneeseen neurotoksisten aineiden tuotantoon, mikä lisää taudin etenemistä.

Sairaudet, kuten skitsofrenia, autismi, masennus ja muut mielialahäiriöt, on yhdistetty aivojen tulehdukseen, mutta suhteen tarkat taustamekanismit ovat kuitenkin kullekin sairaudelle ominaisia.

Lisälukemista

• Kaikki immunologian sisällöt
• Mitä immunologia on?
• Klassinen immunologia
• Kliininen immunologia
• Kehitysimmunologia

Sitaatit