Концепция иммунограммы: как мозг управляет иммунитетом
В последние годы количество свидетельств о том, что головной мозг может воспринимать и управлять иммунными процессами на периферии, неуклонно растет. Это явление, которое называют «иммуноцепцией», пока что носит теоретический характер, поскольку то, какие именно звенья иммунного процесса распознает мозг, на какие из них реагирует и как именно – пока что вопросы дискуссионные. Предлагаем вам познакомиться с тем, что именно подразумевается под иммуноцепцией и в чем состоит ее суть.
Схематическая модель иммуноцепции и распределенная имvунэнграма. Credit: Koren T., Rolls A. Immunoception: Defining brain-regulated immunity, Neuron. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.10.016
Иммунитет под вниманием мозга
Нервная система в организме человека выполняет роль регулятора множества жизненно важных функций. В частности, сравнительно недавно появилась гипотеза о том, что он наблюдает за работой, казалось бы, вполне самостоятельной системы – иммунитета – и координирует его деятельность. Такую функцию мозга авторыконцепции назвали иммуноцепцией.
Рассуждая о сути взаимодействия и взаимовлияния мозга и иммунитета, исследователи из Израильского технологического института (Технион) говорят, что иммунная система регулярно отслеживает изменения в тканях организма, очищает их от патогенов и «несет информацию, которая имеет решающее значение для способности мозга оценивать состояние организма и его целостность».
Для объяснения механизма работы иммуноцепции авторы выдвигают термин «иммунэнграмма», который подразумевает, что существует физиологический след, сохраняющий ту информацию, которая связана с иммунитетом. Он распределяется между мозгом и клетками памяти, которые расположены в периферических тканях.
Итак, концепция иммуноцепции предполагает, что мозг и иммунная система двунаправленно отслеживают состояние организма, обеспечивая его равновесие. Информация о неких сбоях в иммунной системе поступает в мозг, и он, в свою очередь, генерирует определенный ответ (инструкцию), которая отправляется снова к иммунной системе, изменяя ее поведение. Разберемся в видении авторов о механизмах, лежащих в основе этого процесса.
Богатство «внутренних» ощущений
Доподлинно не ясно, каким образом головной мозг не просто узнает о протекании иммунных процессов в организме, но еще и способен держать их под контролем, но предполагается, что это возможно благодаря интерорецепции. Суть гипотезы состоит в том, что мозг собирает информацию о происходящих в теле событиях через внутренние рецепторы. К примеру, такая жизненно важная информация как частота сердцебиений, дыхания, голода и боли, непрерывно контролируется мозгом, который воспринимает изменение давления, температуры, сокращения или растяжения внутренних органов, уровни питательных веществ, химических веществ и т.д. При нарушении равновесия (гомеостаза) в организме в поле восприятия мозга появляются соответствующие сигналы от хемо-, осмо-, глюко-, механо- и гумаральных рецепторов.
Схема передачи сигналов выглядит примерно так. Иммунный процесс запускается, мозг от интерорецепторов получает об этом сигнал. На основе полученной информации он генерирует определенного рода ответ, который доставляется к иммунной системе и корректирует ее деятельность. Но какими путями до мозга доходит информация? Это неизвестно, но, возможно, роль информационной магистрали выполняют эфферентные нейроны автономной нервной системы или эндокринные медиаторы. Тем не менее все это имеет лишь ограниченный набор потенциальных ответов, которых будет недостаточно для доставки сложных сигналов от мозга к иммунной системе.
Еще одно предположение исследователей состоит в том, что мозг способен запоминать схемы иммунных ответов и запускать их при появлении в среде признаков изменения гомеостаза, типичных для определенной причины. Такие схемы называют «иммунэнграммами» — по типу энграм памяти.
Энграмы памяти – это тоже концепция, которая предполагает, что воспоминания кодируются в определенной нейронной сети, при активации которой соответственно запускается каскад поведенческих реакций. В случае же иммуноэнграмы, возможно, происходит примерно то же самое, и, более того, если входящая в мозг информация сильно отличается от закодированной информации в иммунэнграме, то формируется новая адаптивная нейронная сеть. Однако в данном случае все ограничивается не только активностью нейронов, но и изменениями на периферии.
Предполагается, что имеется также некий след в ранее воспаленной ткани в виде изменений в тканевых клетках (например, повышенная экспрессия нейропептидных и нейротрансмиттерных рецепторов) и специфических иммунных клетках, оставшихся в ткани после воспаления – так называемых «лимфоцитов памяти» (memorylymphocytes). Получается, что после реактивации нейронов иммунограмы некие периферические пути активируют именно эти тканевые компоненты, которые на основе своей информации интерпретируют сигнал мозга и воспроизводят часть предыдущего воспалительного события в ткани. Звучит захватывающе.
Кто «главный»?
Естественно, как говорят авторы, «для получения мозгом четкого иммунного ответа с анатомической и иммунотипической специфичностью необходимо наличие специфического ансамбля нейронов в мозге, который кодирует информацию, связанную с иммунитетом». Теперь вот что интересно. Есть ли в мозге такие области, которые занимаются именно этой работой?
В качестве претендента выдвигается островковая кора, которая играет ключевую роль в обеспечении процессов, связанных с телом и самосознанием, мультисенсорной интеграцией, эмоциями и памятью. Во время инфекции и порождаемого ей воспалительного процесса, как мы знаем из личного опыта, также меняется и поведение человека. Например, нас начинает клонить в сон, меняется аппетит, становится тяжело думать, запоминать. Визуализация активности мозга говорит о том, что в таком случае именно в островковой коре наблюдаются изменения. Конечно, наряду с другими областями типа миндалевидного тела, гиппокампа, полосатого тела, префронтальной коры, ствола мозга и прочих, которые также принимают участие в регуляции поведения.
А вот мечение нейронов через маркировку определенных генов показывает специфическую реакцию островкой коры при воспалительных процессах. Правда, у мышей. Короче говоря, исследований по этой теме немало, но есть проблемы с интерпретацией результатов – объяснять корреляцию между процессами, происходящими в теле, с активностью мозга, а также изменением поведения, очень сложно из-за 1) ограничений в применимости методов анализа, 2) сложной и пока что слабо описанной организации отношений между мозгом и телом (и даже только внутримозговых отношений).
Также островковой коре приписывают функции иммуноцепции частично из-за ее тесных анатомических связей с периферической сенсорной и вегетативной нервной системой, а также соматосенсорной корой, которая обрабатывает сенсорную и интероцептивную информацию от организма. Тем не менее не понятно, какие вообще сенсорные волокна обнаруживают иммунную информацию, какова природа соответствующих рецепторов, какая конкретно информация, связанная с иммунитетом, улавливается и передается ими.
К слову, не менее интересно и то, что собираемая мозгом интерорецептивная информация включает также лимбические и когнитивные входные данные. Таким образом, она участвует не только в регуляции физиологических процессов, но и психологических: интерорецепция лежит в основе формирования побуждений, чувств, влечений, адаптивных реакций, когнитивных и эмоциональных переживаний. Отображение внутренней ситуации происходит как на сознательном, так и на бессознательном уровнях.
Также исследователи связывают дисфункцию интероцепции с нарушениями психического здоровья: развитием тревожного расстройства, расстройства настроения, пищевого поведения, появление зависимостей и расстройства соматических симптомов. Отсюда, в свою очередь, выносится предположение о том, что иммуноцепция – это основа психосоматики, когда воспалительный процесс вызывается эмоциональными переживаниями, а не физическими причинами.
Таким образом, авторы представляют иммуноцепцию как совокупность «памяти» мозга и «памяти» ткани. На основе информации от иммунной системы мозг через иммунэнграммы формирует представление об иммунном состоянии и может инициировать корректирующую нейроиммунную реакцию, которая может быть врожденной или приобретенной на основе собственного опыта.
Несмотря на то что выдвинутая терминология объединяет и формулирует новые концепции и доказательства центральной физиологической роли нейроиммунных взаимодействий в здоровье и заболевании, все же остается еще много пробелов, заполнение которых в дальнейшем необходимо для того, чтобы лучше понять нейроиммунные взаимодействия.
Текст: Анна Удоратина
Источники:
- Koren T., Rolls A. Immunoception: Defining brain-regulated immunity // Neuron. – 2022. – Т. 110. – №. 21. – С. 3425-3428.
- STEVE G. Brain and body are more intertwined than we knew // Nature. – 2023. – Т. 623. – С. 223.
- Rolls A. Immunoception: the insular cortex perspective // Cellular & Molecular Immunology. – 2023. – Т. 20. – №. 11. – С. 1270-1276.
- Khalsa S. S. et al. Interoception and mental health: a roadmap // Biological psychiatry: cognitive neuroscience and neuroimaging. – 2018. – Т. 3. – №. 6. – С. 501-513.
- «Immunoception: neuronal representation and control of peripheral immunity» by Dr. Asya Rolls (youtube.com)