Hjernen er kroppens mest komplekse og skrøbelige organ, og da hjerneceller ikke kan genskabes, er det bidende nødvendigt, at hjernen formår at passe på de celler, den nu en gang har.
Derfor er hjernen også udstyret med sit eget immunforsvar, og nu har danske forskere endelig fundet ud af, hvordan det immunforsvar fungerer.
Den danske forskning viser blandt andet, at en celletype, kaldet mikroglia, fungerer som indsatsledere, når hjernen skal forsvare sig selv.
Det gør den ved at koordinere immunsystemets forsvar mod de vira, der forsøger at inficere hjernen.
Når mikroglia ikke fungerer optimalt, kan det lede til betændelse i hjernen, og dysfunktionel mikroglia kan muligvis også være involveret i lidelser som sclerose, depression, skizofreni og Alzheimers sygdom.
»Vi har indikationer på, at fejl i mikrogliaernes signalveje blandt andet kan lede til inflammation i hjernen. Flere fund peger også i retning af, at immunsystemet spiller en stigende rolle i blandt andet udviklingen af Alzheimers og andre sygdomme i hjernen. Derfor kan man bruge det her forskningsresultat til at studere disse sygdomme og dermed blive klogere på dem,« fortæller en af forskerne bag det nye studie, lektor Line Reinert fra Institut for Biomedicin på Aarhus Universitet.
Hun står sammen med blandt andet kollegaen, professor Søren R. Palludan, bag det nye studie, der for nylig blev offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature Communications.
\ Læs mere
Forsker: Meget elegant og grundig forskning
Allan Randrup Thomsen er professor ved Institut for Immunologi og Mikrobiologi ved Københavns Universitet og forsker selv i immunforsvaret og virusinfektioner, men har ikke deltaget i det nye forskningsarbejde.
Han har til gengæld læst det og er imponeret over, hvor grundigt forskerne fra Aarhus Universitet er gået til værks.
»Det er et meget elegant arbejde, hvor forskerne virkelig kommer ned i detaljerne omkring cellers samarbejde i det tidlige forsvar mod virusinfektioner, siger Allan Randrup Thomsen, som også mener, at fundet ikke kun har betydning for forståelsen af hjernen.
»Selvom det er lavet på celler i hjernen, kan det også bruges til at få et indblik i, hvordan celler reagerer på virusinfektioner i andre væv,« siger han.
Professoren mener, at studiets største kvalitet er, at det kommer virkelig dybt ned i stoffet og også dybere, end andre forskere måske ville komme. Derfor ser han også perspektiver i den nye viden, som det aarhusianske forskningsarbejde kommer med.
»På sigt kan det muligvis bruges terapeutisk, men det kommer ikke til at ske lige med det samme. Når det så er sagt, kan studiet inspirere til at lave mere detaljerede undersøgelser af, hvad der præcis sker i en lang række sygdomme, hvor hjernens immunforsvar spiller ind. Det vil kunne give en større forståelse af eksempelvis multiple sclerose, og hvornår i sygdomsforløbet immunsystemet spiller en rolle. Jeg tror, at det såkaldte naturlige immunsystem spiller en rolle længere hen i mange sygdomme, end vi hidtil har troet,« siger Allan Randrup Thomsen.
\ Læs mere
Virus i hjernen er som ildebrand
Nu bliver tingene en lille smule mere komplicerede.
Det nye forskningsresultat og hjernens forsvar mod infektioner indeholder en masse navne, der for de fleste mennesker ikke giver nogen mening.
Det er blandt andet navne som mikroglia, astrocytter, neuroner, interferon og STING/cGas, som gør forskningsresultatet kompliceret at forstå.
Men man kan ifølge Line Reinert anskueliggøre kortlægningen af hjernens immunforsvar ved at betragte det som et beredskab, der skal slukke en brand, hvor virusinfektionen er branden.
Her er STING/cGas selve brandmændene, der render rundt med slangerne. I hjernen fungerer disse proteiner på den måde, at de genkender fremmed DNA, som virus har bragt med sig, eller som en dræbt hjernecelle har sendt ud i omgivelserne.
Ved at genkende DNA'et kan STING/cGas starte en kaskade af reaktioner og dermed destruere dem. De slukker med andre ord branden.
Andre celler bliver i første omgang opmærksomme på branden og kommunikerer det videre til mikroglia, der agerer indsatsledere og koordinerer slukningsarbejdet ved at kommunikere til de forskellige celler, at truslen er der.
»Virus, som vandrer via nerveceller ind til hjernen, bliver genkendt af flere typer celler, men ikke alle celler er i stand til at forsvare sig mod infektionen. Det kan mikroglia, som gennem STING/cGas-alarmsystemet er i stand til at iværksætte en meget stærk immunreaktion og slå virus ned,« forklarer Søren R. Palludan om forskernes nye fund.
\ Læs mere
Immunforsvaret overrasker forskere
I deres forskning har forskerne fra Aarhus Universitet blandt andet arbejdet med mus med et genetisk defekt STING/cGas-system.
Ved at smitte musene med en herpesvirus kunne forskerne se, at musene i langt højere grad udviklede hjernebetændelse end ellers.
Forskerne kunne også se, at musene havde flere vira i hjernen end kontrolmus, som var i besiddelse et intakt STING/cGas-system.
Dog så forskerne også, at musenes immunforsvar havde samlet en masse mikroglia i de inficerede områder i hjernen, men at de ikke formåede at slå infektionen ned.
Det var, som om indsatslederne var der, men at de ikke vidste, hvad de skulle gøre.
»Det undrede os, for vi havde forventet, at mangel på de proteiner i hjernen resulterede i, at de ikke kunne ringe 112 så at sige. Man kan sige, at der i stedet var blevet ringet 112, og indsatslederne var til stede, men de kunne ikke koordinere brandslukningen uden STING/cGas,« forklarer Line Reinert.
\ Læs mere
Mikroglia har 1.000 gange bedre immunforsvar
For at forstå, hvad der var galt med immunforsvaret, udtog forskerne de tre forskellige celletyper fra musenes hjerner: neuroner, astrocytter og mikroglia. Herefter dyrkede de cellerne hver især i små petriskåle.
Efterfølgende udsatte de cellerne for virus for at finde ud af, hvordan de forskellige celletyper reagerede på mødet med virus.
Her så de, at mikrogliaernes reaktion på virus var 1.000 gange stærkere end neuronerne eller astrocytternes.
»Neuronerne og astrocytterne er altså ikke i stand til at forsvare sig selv, men det kan mikroglia. De kan producere de stoffer, som skal til for at slå infektionerne ned. De har en langt bedre immunrespons,« fortæller Line Reinert.
\ Læs mere
Mikroglia koordinerer forsvar mod virus
Selvom det jo er positivt for mikroglia-cellerne, at de kan forsvare sig selv, hjælper det dog ikke de andre celler, hvis ikke mikroglia-cellerne kan kommunikere advarsler om et forestående angreb videre til deres naboceller.
Derfor satte forskerne sig for at undersøge, hvad mikroglia-cellerne udskiller for at advare de andre celler i nabolaget.
Her fandt de ud af, at mikroglia udskiller et stof, kaldet interferon, som advarer de nærliggende celler og får dem til at lave deres eget immunrespons.
Det drejer sig blandt andet om, at interferon får astrocytterne til at aktivere nogle receptorer i cellen, som kan genkende vira. På den måde er astrocytterne mere forberedte på vira, når de møder dem.
Man kan altså betragte mikroglia som indsatslederne, der får de andre celler i det omkringliggende hjernevæv til at koordinere deres angreb på de invaderende vira, fremfor at de hver især stiller op med deres individuelle forsvar.
»Det er en meget kompleks kommunikation mellem cellerne i den måde, de advarer hinanden på, som vi har fået kortlagt i det her arbejde. Normalt plejer mikroglia at svæve henover de andre celler i hjernen, og vi har her fundet ud af, hvordan de kommunikerer deres fund af indtrængende virus videre til andre celler, så de bedst muligt kan forsvare sig,« siger Søren R. Palludan.
\ Læs mere
Vil undersøge immunforsvaret i flere sygdomme i hjernen
Ifølge Line Reinert har man ikke tidligere vidst, at mikroglia spillede så vigtig en rolle i at genkende fremmed DNA ved virusinfektioner i hjernen. Man har haft kendskab til STING/cGas, men forskere har ikke før haft indblik i dette samarbejde mellem cellerne.
Ifølge forskeren giver den nye erkendelse et indblik i, hvordan kommunikation mellem celler i hjernen kan sørge for at holde hjernen sund og fri for infektioner, men det kan også bruges til at få en bedre forståelse for, hvad der sker, når tingene går galt.
Man kan ifølge Line Reinert eksempelvis forestille sig, at en hyperaktivitet i mikroglia kan være medvirkende til, at immunforsvaret angriber hjernens egne celler, som man blandt andet ser det i multiple sclerose.
»Vores næste projekt bliver at kigge på specifikke sygdomme og se, hvordan de her ting spiller ind, når skader på hjernen opstår. Det er en hårfin balance. Hvis immunsystemet ikke er effektivt nok, kan det give skader på hjernen og lede til sygdomme, men det kan det også, hvis immunforsvaret er for effektivt. Det er den slags ting, som vi skal til at se på nu,« fortæller Line Reinert.
