Neu entdeckte Schädelkanäle spielen eine Rolle bei der Immunität
Forscher haben jetzt „winzige Kanäle“ entdeckt, die es dem verletzten Gehirn ermöglichen, während des Entzündungsprozesses mit dem Knochenmark zu kommunizieren. Diese „Tunnel“ sind der Schlüssel zu einer schnellen Immunantwort.
Eine Entzündung tritt als Immunantwort auf Fälle von Infektionen oder Verletzungen im Körper auf.
Die Immunantwort unterliegt einem komplexen Koordinationsprozess, an dem eine Art schwammiges Gewebe beteiligt ist, das als Knochenmark bekannt ist.
Knochenmark befindet sich in einer Reihe von Knochen, einschließlich des Schädels, der Wirbel der Wirbelsäule und der Beinknochen wie der Tibia.
Dieses Gewebe produziert sowohl rote Blutkörperchen als auch einige Arten von Immunzellen, die alle an Entzündungen beteiligt sind und auf Verletzungen oder Infektionen reagieren.
Eine Studie, die von Forschern der Harvard Medical School in Boston, MA, durchgeführt und teilweise von den National Institutes of Health (NIH) finanziert wurde, hat nun herausgefunden, wie sich Gehirn und Knochenmark koordinieren, um eine schnelle, gezielte Immunantwort sicherzustellen.
Die Antwort erklären die Spezialisten in einem Artikel in der Zeitschrift Naturneurowissenschaftenliegt in bisher unbekannten Kanälen, die es den beiden ermöglichen, zu kommunizieren.
„Wir haben immer gedacht, dass Immunzellen aus unseren Armen und Beinen über Blut zu geschädigtem Gehirngewebe gelangen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Immunzellen stattdessen möglicherweise eine Abkürzung verwenden, um schnell zu Entzündungsgebieten zu gelangen “, erklärt Francesca Bosetti, Programmdirektorin am Nationalen Institut für neurologische Erkrankungen und Schlaganfall des NIH.
„Entzündungen spielen bei vielen Erkrankungen des Gehirns eine entscheidende Rolle, und es ist möglich, dass die neu beschriebenen Kanäle unter einer Reihe von Bedingungen wichtig sind. Die Entdeckung dieser Kanäle eröffnet viele neue Forschungswege. “
Francesca Bosetti
Das verletzte Gehirn rekrutiert Hilfe aus dem Schädel
Die Forscher führten ihre Studie zunächst in einem Mausmodell durch, und sobald sie wussten, wonach sie suchen sollten, konnten sie ihre Ergebnisse auch beim Menschen replizieren.
Mithilfe fortschrittlicher optischer Bildgebungstechniken verfolgten sie die Bewegungen von Neutrophilen, einer Art Immunzelle, die typischerweise zuerst an Stellen im Körper wandert, an denen eine Verletzung aufgetreten ist.
Insbesondere konnten die Forscher herausfinden, ob Neutrophile, die durch einen Schlaganfall oder eine Meningitis geschädigtes Hirngewebe erreichten, aus dem im Schädel gefundenen Knochenmark oder aus dem in der Tibia gefundenen Knochenmark freigesetzt wurden.
Bei der Betrachtung des Gehirns von Mäusen stellten die Wissenschaftler fest, dass verletztes Hirngewebe während eines Schlaganfalls in den meisten Fällen eher Neutrophile vom Schädel als von der Tibia erhält.
Während eines Herzinfarkts stellten die Forscher jedoch fest, dass das Herz wahrscheinlich eine ähnliche Anzahl von Neutrophilen sowohl vom Schädel als auch vom Schienbeinmark erhält, da sich das Herz weiter von diesen beiden Knochenstrukturen entfernt befindet.
Sie stellten auch fest, dass 6 Stunden nach einem Schlaganfall weniger Neutrophile im Mark des Schädels vorhanden sind als im der Tibia.
Dies deutet darauf hin, dass das verletzte Gehirngewebe und das im Schädel gefundene Mark über ein direktes Kommunikationsmittel verfügen, das eine schnelle und gezielte Immunantwort des nächsten „Befragten“ ermöglicht.
Eine "unerwartete" Entdeckung
Wie passiert das alles? Der erste Hinweis auf die beteiligten Mechanismen stammte von einem Knochenmarkprotein, das als von Stromazellen abgeleiteter Faktor 1 (SDF-1) bekannt ist und dessen Aufgabe es ist, zu regulieren, wann Immunzellen im Knochenmark gespeichert und wann sie freigesetzt werden.
Wenn die SDF-1-Spiegel sinken, setzt das Knochenmark Neutrophile frei, damit diese sich um das verletzte Gewebe kümmern können.
Das Team stellte fest, dass die SDF-1-Spiegel 6 Stunden nach einem Schlaganfall nur im Knochenmark in den Schädelknochen abnehmen, was darauf hinweist, dass das im Schädel gefundene Knochenmark in direkter Verbindung mit dem Gehirn steht, wodurch es auf den Schaden „aufmerksam gemacht“ wird. Die nächstgelegene Hilfequelle „rekrutieren“.
„Wir haben [damals] begonnen, den Schädel sehr sorgfältig zu untersuchen, ihn aus allen Winkeln zu betrachten und herauszufinden, wie Neutrophile zum Gehirn gelangen“, erklärt Studienmitautor Dr. Matthias Nahrendorf.
„Unerwartet haben wir winzige Kanäle entdeckt, die das Mark direkt mit der äußeren Auskleidung des Gehirns verbinden“, fügt er hinzu.
Dr. Nahrendorf und sein Team identifizierten solche „winzigen Kommunikationskanäle“ nicht nur über den gesamten Schädel, sondern auch in der Tibia.
Nach diesen Erkenntnissen bei Mäusen suchten die Forscher beim Menschen nach denselben Strukturen und fanden sie; Die Kanäle, die sie in menschlichen Schädeln beobachteten, waren fünfmal größer als die in Mäusen, berichten sie.
Darüber hinaus treten die Kanäle sowohl bei Mäusen als auch beim Menschen sowohl in der inneren als auch in der äußeren Schädelschicht auf.
In Zukunft sind die Wissenschaftler gespannt darauf, welche anderen Zelltypen sich durch diese neu entdeckten Kanäle bewegen können, und weitere Informationen darüber zu erhalten, wie diese winzigen Passagen die Immunantwort vermitteln.
