Neuroinflammation refers to the processbyby the brain’s innate immune system is triggered following an inflammatory challenge such as those posed by injury, infection, exposure to a toxin, neurodegenerative disease, or aging.

Image Credit: Design_Cells/.com

Po aktywacji odpowiedzi immunologicznej wyzwalane są pewne biochemiczne i komórkowe działania, które mają różne fizjologiczne, biochemiczne i behawioralne konsekwencje.

Ośrodkowy układ nerwowy (OUN) jest wzywany do działania, aby chronić organizm przed szkodą mu wyrządzoną. Jest to istotne i wrodzona funkcja ciało rozwinęło się chronić siebie, a w normalnych warunkach jest moderowany przez mikroglej, który czuje modyfikacji milieu, które grożą zaburzenia homeostasis.

Jednakże w obliczu urazu, zakażenia lub narażenia na toksyny, starzenia się, lub choroby neurodegeneracyjnej, mikroglej upregulate sygnałów zapalnych, co prowadzi do neuroinflammation. W ten sposób zakodowana odpowiedź OUN może być ochronna zgodnie z przeznaczeniem, ale również szkodliwa, ponieważ wyzwolenie ostrej odpowiedzi zapalnej może stać się przewlekłe i szkodliwe.

Neuroinflammation powstaje w nieco inny sposób w zależności od jego przyczyny. Poniżej te typy neurozapalenia są omówione, i ich specyficzne ścieżki szczegółowe.

Uraz

Puknięcie do głowy z wystarczającym wpływem może prowadzić do urazowego uszkodzenia mózgu, powodując inicjację zwyrodnieniowych mechanizmów reparacyjnych. Uruchomienie tych ścieżek alarmuje układ odpornościowy i wzywa go do wygenerowania odpowiedzi zapalnej.

W związku z tym, w wyniku urazu głowy, układ odpornościowy zaczyna wysyłać cytokiny prozapalne, takie jak Il-1β, które mogą pogorszyć uszkodzenia spowodowane uderzeniem, prowadząc do śmierci komórek i fragmentacji DNA.

Dodatkowe uwalnianie TNF-α wraz z cytokinami prozapalnymi może czasami prowadzić do kompromisu bariery krew-mózg, zmniejszając jej zdolność do funkcjonowania jako brama do mózgu, chroniąc go przed toksynami.

Uraz rdzenia kręgowego jest nieco inny, występuje w trzech odrębnych etapach. Pierwszy krok widzi kompresję lub przecięcie rdzenia kręgowego wyzwalają czynniki takie jak nierównowaga jonów sodu i wapnia, ekscytotoksyczność glutaminianów i uszkodzenia od wolnych rodników.

Początkowanie apoptozy po urazie, wraz z demielinizacją komórek neuronalnych prowadzi do stanu zapalnego w miejscu urazu. To uruchamia drugą fazę, która aktywuje reaktywną gliozę, obrzęk, kawitację miąższu rdzenia i może prowadzić do nieodwracalnej utraty funkcji rdzenia kręgowego.

Odpowiedź zapalna wywołana przez uraz rdzenia kręgowego jest związana z wydzielaniem cytokin prozapalnych, takich jak interleukina 1β (IL-1β), interferon-γ (IFN-γ), czynnik martwicy nowotworów α (TNFα), indukowana syntaza tlenku azotu (iNOS), IL-6, i IL-23.

Odtworzenie tych cytokin wyzwala aktywację lokalnych mikroglejów i przyciąga makrofagi pochodzące ze szpiku kostnego, co skutkuje patogenezą związaną z uszkodzeniem rdzenia kręgowego.

Obwodowa odpowiedź immunologiczna

Bariera krew-mózg wyewoluowała w celu ochrony mózgu przed toksynami, które mogą dostać się do krwiobiegu. Jest zbudowana z komórek śródbłonka i astrocytów i tworzy fizyczną barierę między krwiobiegiem a mózgiem.

Działania w astrocytach regulują to, co przechodzi przez barierę, ale po urazie, to może być uszkodzone, prowadząc do napływu limfocytów T, limfocytów B i makrofagów do mózgu mających wpływ na pogorszenie stanu zapalnego.

Infekcje

Niektóre infekcje wywołane przez wirusy, bakterie, grzyby i, sporadycznie, pierwotniaki lub pasożyty, mogą powodować zapalenie mózgu (zapalenie mózgu) lub zapalenie opon mózgowych (zapalenie opon mózgowych – warstwy tkanki, która pokrywa mózg i rdzeń kręgowy). Każda przyczyna infekcji aktywuje nieco inną ścieżkę prowadzącą do neurozapalenia.

Starzenie się

Pogorszenie funkcji poznawczych jest często związane ze starzeniem się, ale również choroby neurodegeneracyjne (omówione poniżej) mają większą częstość występowania w starszej populacji, z których obie są związane ze stanem zapalnym mózgu.

Badania wykazały, że zdrowy, ale starzejący się mózg ma chronicznie zwiększone poziomy cytokin prozapalnych i zmniejszone poziomy cytokin przeciwzapalnych, wykazując, że sam czynnik wieku jest związany z przewlekłym neurozapaleniem.

Dalsze badania ujawniły, że starzejące się mózgi mają również zwiększoną liczbę aktywowanych mikroglejów, znak aktywowanej odpowiedzi układu odpornościowego, demonstrując inny związek między starzejącym się mózgiem a neurozapaleniem.

Choroba neurodegeneracyjna

Choroba neurodegeneracyjna i neurozapalenie są ze sobą nierozerwalnie związane. Choroba Alzheimera (AD), choroba Parkinsona (PD) i stwardnienie rozsiane (MS) są związane z neurozapaleniem. Na początek, neurozapalenie jest uważane za główną przyczynę neurodegradacji, która jest charakterystyczna dla AD.

Uważa się, że osoby z chorobą mają obfitość aktywowanych mikroglejów, które nie mogą fagocytować amyloidu-beta, co może prowadzić lub przyczyniać się do akumulacji blaszki miażdżycowej.

Neurozapalenie jest postrzegane jako główny składnik PD. Uważa się, że odpowiedź zapalna w jelitach może być związana z inicjacją choroby, prowadząc do zapalenia mózgu, szczególnie substantia nigra, i zaburzając produkcję dopaminy, co jest charakterystyczne dla choroby.

Na koniec, neurozapalenie jest uważane za odgrywające główną rolę w inicjacji i progresji MS. Badania wykazały, że bariera krew-mózg zostaje zaburzona przez obecność cytokin zapalnych, co pozwala komórkom B i komórkom plazmatycznym wejść do centralnego układu nerwowego, gdzie uszkadzają osłonkę mielinową, która pokrywa neurony. Ta demielinizacja jest głównym objawem choroby.

Choroby psychiczne

Wreszcie, istnieje wiele dowodów wyjaśniających rolę neurozapalenia w różnych chorobach psychiatrycznych. Wyłaniająca się teoria głosi, że stres odgrywa kluczową rolę w inicjowaniu deregulacji układu odpornościowego w chorobach psychiatrycznych, obok czynników genetycznych, epigenetycznych i środowiskowych. Ta aktywacja układu odpornościowego może powodować nieprawidłową neurotransmisję, skutkującą niedoborem serotoniny i zwiększoną produkcją substancji neurotoksycznych, które przyczyniają się do postępu choroby.

Choroby takie jak schizofrenia, autyzm, depresja i inne zaburzenia nastroju zostały powiązane z zapaleniem mózgu, jednak dokładne mechanizmy leżące u podstaw tego związku są specyficzne dla każdej choroby.

Dalsza lektura

• Wszystkie treści dotyczące immunologii
• Co to jest immunologia?
• Immunologia klasyczna
• Immunologia kliniczna
• Immunologia rozwojowa

Cytaty

.