Neuroinflammation avser den process där hjärnans medfödda immunsystem utlöses efter en inflammatorisk utmaning, t.ex. vid skada, infektion, exponering för ett toxin, neurodegenerativ sjukdom eller åldrande.

Bildkredit: Design_Cells/.com

Efter aktivering av immunsvaret utlöses vissa biokemiska och cellulära aktiviteter som har olika fysiologiska, biokemiska och beteendemässiga konsekvenser.

Centrala nervsystemet (CNS) kallas in i aktion för att skydda kroppen mot de skador som den utsätts för. Detta är en väsentlig och medfödd funktion som kroppen har utvecklat för att skydda sig själv, och under normala omständigheter modereras den av mikroglia som känner av miljöförändringar som hotar att störa homeostasen.

Hursomhelst, vid skada, infektion eller exponering för ett toxin, åldrande eller neurodegenerativ sjukdom, uppreglerar mikroglia inflammatoriska signaler, vilket resulterar i neuroinflammation. På detta sätt kan den kodade reaktionen i CNS vara skyddande som avsett, men också skadlig, eftersom utlösandet av ett akut inflammatoriskt svar kan bli kroniskt och skadligt.

Neuroinflammation uppstår på lite olika sätt beroende på dess orsak. Nedan diskuteras dessa typer av neuroinflammation och deras specifika vägar beskrivs i detalj.

Skada

En smäll mot huvudet med tillräckligt stor inverkan kan leda till en traumatisk hjärnskada, vilket resulterar i att degenerativa reparationsmekanismer inleds. Utlösningen av dessa vägar alarmerar immunförsvaret och uppmanar det att generera ett inflammatoriskt svar.

Som ett resultat av huvudtrauma börjar immunförsvaret skicka ut proinflammatoriska cytokiner, till exempel Il-1β, som kan förvärra den skada som orsakats av stöten, vilket leder till celldöd och DNA-fragmentering.

Den ytterligare frisättningen av TNF-α tillsammans med de proinflammatoriska cytokinerna kan ibland leda till att blod-hjärnbarriären äventyras, vilket minskar dess förmåga att fungera som en port till hjärnan och skydda den från gifter.

Ryggmärgsskada är något annorlunda, den sker i tre olika steg. I det första steget utlöser kompressionen eller transektionen av ryggmärgen faktorer som obalanser av natrium- och kalciumjoner, excitotoxicitet av glutamat och skador från fria radikaler.

Den initierade apoptosen efter skadan, tillsammans med demyeliniseringen av neuronala celler, leder till inflammation på platsen för skadan. Detta utlöser den andra fasen, som aktiverar reaktiv glios, ödem, kavitation av ryggmärgsparenkymet och kan leda till en oåterkallelig förlust av ryggmärgsfunktionen.

En inflammatorisk reaktion som utlöses av en ryggmärgsskada är kopplad till utsöndring av proinflammatoriska cytokiner som interleukin 1β (IL-1β), interferon-γ (IFN-γ), tumörnekrosfaktor α (TNFα), inducerbart kväveoxidsyntas (iNOS), IL-6 och IL-23.

Rekreationen av dessa cytokiner utlöser aktivering av lokala mikroglia och drar till sig benmärgsbaserade makrofager, vilket resulterar i patogenes relaterad till ryggmärgsskada.

Perifert immunförsvar

Blod-hjärnbarriären utvecklades för att skydda hjärnan från toxiner som kan komma in i blodomloppet. Den är uppbyggd av endotelceller och astrocyter och utgör en fysisk barriär mellan blodomloppet och hjärnan.

Kopplingar på astrocyter reglerar vad som passerar genom barriären, men efter en skada kan denna skadas, vilket leder till ett inflöde av T-celler, B-celler och makrofager till hjärnan som har effekten att inflammationen förvärras.

Infektion

Vissa infektioner orsakade av virus, bakterier, svampar och, ibland, protozoer eller parasiter kan orsaka hjärninflammation (inflammation i hjärnan) eller hjärnhinneinflammation (inflammation i hjärnhinnorna – de vävnadslager som täcker hjärnan och ryggmärgen). Varje orsak till en infektion aktiverar en något annorlunda väg som leder till neuroinflammation.

Att åldras

Kognitiv försämring är ofta relaterad till åldrande, men även neurodegenerativa sjukdomar (som diskuteras nedan) har en högre prevalens i den äldre befolkningen, som båda är relaterade till hjärninflammation.

Forskning har visat att en frisk men åldrande hjärna har kroniskt ökade nivåer av proinflammatoriska cytokiner och minskade nivåer av antiinflammatoriska cytokiner, vilket visar att enbart faktorn ålder är kopplad till kronisk neuroinflammation.

Fortsatt forskning har avslöjat att åldrande hjärnor också har ett ökat antal aktiverade mikroglior, ett tecken på aktiverade immunsystemresponser, vilket visar på ytterligare en koppling mellan den åldrande hjärnan och neuroinflammation.

Neurodegenerativ sjukdom

Neurodegenerativ sjukdom och neuroinflammation är intimt sammankopplade. Alzheimers sjukdom (AD), Parkinsons sjukdom (PD) och multipel skleros (MS) är alla relaterade till neuroinflammation. Till att börja med anses neuroinflammation vara en viktig orsak till den neurodegradering som är karakteristisk för Alzheimers sjukdom.

Det antas att de som har sjukdomen har ett överflöd av aktiverade mikroglior som inte kan fagocytosera amyloid-beta, vilket kan leda till eller bidra till plackackumulering.

Neuroinflammation ses som en viktig komponent i PD. Man tror att inflammatoriska reaktioner i tarmen kan vara kopplade till initieringen av sjukdomen, vilket leder till inflammation i hjärnan, särskilt i substantia nigra, och stör produktionen av dopamin, vilket är karakteristiskt för sjukdomen.

Sist anses neuroinflammation spela en viktig roll i initieringen och utvecklingen av MS. Forskning har visat att blod-hjärnbarriären störs av förekomsten av inflammatoriska cytokiner, vilket gör det möjligt för B-celler och plasmaceller att ta sig in i det centrala nervsystemet där de skadar myelinskidan som täcker neuronerna. Denna demyelinisering är ett viktigt symptom på sjukdomen.

Psykiatriska sjukdomar

För det sista finns det en stor mängd bevis som belyser neuroinflammationens roll vid olika psykiatriska sjukdomar. En framväxande teori är att stress spelar en nyckelroll när det gäller att initiera avregleringen av immunsystemet vid psykiatriska sjukdomar, vid sidan av genetiska, epigenetiska och miljömässiga faktorer. Denna aktivering av immunsystemet har visat sig orsaka onormal neurotransmission, vilket resulterar i serotoninbrist och ökad produktion av neurotoxiska ämnen som bidrar till sjukdomsutvecklingen.

Sjukdomar som schizofreni, autism, depression och andra humörstörningar har kopplats till inflammation i hjärnan, men de exakta underliggande mekanismerna för sambandet är specifika för varje sjukdom.

Fortsatt läsning

• Allt innehåll om immunologi
• Vad är immunologi?
• Klassisk immunologi
• Klinisk immunologi
• Utvecklingsimmunologi

Citat