Нейроімунологія — Енциклопедія Сучасної України

Нейроімунологія

НЕЙРОІМУНОЛО́ГІЯ (від нейро… та імунологія) – розділ імунології, що вивчає взаємодію імунної системи та нервової системи. Разом із ендокринною системою, ці системи складають тріаду нейроімуноендокрин. взаємодій, де кожна систе­ма впливає і, відповідно, знаходиться під впливом двох інших. До сфери Н. належить вивчення впливу таких імун. чинників, як антитіла або цитокіни, на клітини нерв. системи і, навпаки, вплив чинників ней­роген. походження (нейротрансмітерів і нейропептидів) на клітини імун. системи. Такий взаєм. вплив має суттєве значення в процесах розвитку імун. і нерв. систем, їх реакції на зовн. стимули в зрілому стані та в розвит­ку деяких патологій, зокрема авто­імун. та ней­ро­­дегенератив. захворювань. Ней­роімунол. дослідж. роблять внесок у розроблення нових фармакол. засобів для лікування хвороб нерв. та імун. систем. Термін «Н.» з’явився на поч. 1980-х рр. 1981 вийшов перший номер ж. «Journal of Neuroim­mu­nology», а 1982 в італ. м. Стреза відбувся 1-й конгрес з Н. 1987 засн. Міжнар. т-во з Н. (International Society of Neuroimmunology; ISNI), а наст. року – ж. «Journal of Clini­cal and Experimental Neuroim­mu­nology». Спочатку до цього напряму відносили переважно дослідж., пов’язані із множин. склерозом, пізніше додалися питання мозк. інфекцій, травм, психіатр. і ней­родегенератив. захворювань. Перші описи симптомів множин. склерозу знайдено у хроніках 13–14 ст., а перший детал. опис цього захворювання – у щоденниках А.-Ф. д’Есте (1794–1848), онука британ. короля Георга ІІІ, та англ. письменника В.-Н.-П. Барбелліона (1889–1919). Симптоми міастенії гравіс вперше описано в 1672. Зв’язок між неврологією та імунологією став наочним після відкриття гліал. клітин – імун. клітин нерв. системи, – за що італ. гістолог К. Ґольджі та іспан. лікар С. Рамон-і-Кахаль 1906 отримали Нобелів. премію. Розроблені ними методи дозволили ідентифікувати патол. зміни в мозку за хвороби Альцгаймера (А. Альц­гаймер, 1906) та множин. склерозу (Дж. Доусон, 1916). У 1919 іспан. нейробіолог П. дель Ріо-Ортеґа показав, що гліал. клітини мозку здатні до фагоцитозу. 1890 амер. лікар В. Томсон довів, що клітини мозку можуть бути трансплантовані між різними видами тварин без відторгнення, що поклало основу формулювання терміна «гематоенцефаліч. бар’єр» (М. Левандовський, 1900). Після відкриття будови антитіл і методів їх визначення в біол. зразках було виявлено ауто­імунну природу неврол. захворювань, таких як міастенія гравіс та множин. склероз, і створ. тваринну модель останнього – експерим. аутоімун. енцефаломієліт. На цій моделі, зокрема, показано роль клітин. ланки адаптив. імунітету – Т-лімфоцитів – у розвитку множин. склерозу (1981–84). Пізніше визначено патогенну роль нейрозапалення в розвитку багатьох неврол. захворювань і висвітлено питання ролі різноманіт. інфекц. агентів (мікробів, вірусів, пріонів) у розвитку нейрозапалення. Дослідж. двох остан. десятиліть свідчать про те, що імунні механізми є в основі нейродегенератив. захворювань, таких як хвороби Гантінґтона, Паркінсона, Альцгаймера. З ін. боку, стало зрозумілим, що нерв. та імунна системи тісно пов’язані із ранніх етапів онтогенезу. Імунні процеси важливі для правил. розвитку нерв. системи, а мезенхімал. стовбурові клітини, що утворюють мікрооточення розвитку імун. клітин в кістк. мозку, походять із нерв. гребеня в ембріонал. періоді, тобто мають спіл. походження із нейронами симпатич. нерв. системи. Вплив імунних чинників на нервову систему. Зазвичай центр. нерв. система (мозок) захищена від проникнення високомолекуляр. речовин із крові гематоенцефаліч. бар’єром. Активація імун. системи у відповідь на потрапляння в організм інфекц. агентів (бактерій, вірусів, паразитів) призводить до швидкої неспециф. відповіді у вигляді продукції цитокінів запалення (інтерлейкінів 1β, 6 та фактору некрозу пухлин), що стимулюють імунні клітини до розвитку специф. (адаптив.) імунітету, але також знижують захисні функції гематоенцефаліч. бар’єру і проникають у мозок, викликаючи голов­ний біль, озноб, лихоманку, порушення сну та зміни настрою – симптоми, характерні для початку багатьох інфекц. захворювань. Цитокіни, що потрапили в мозок з периферії, також стимулюють імунні клітини мозку – мікроглію та астроцити – до продукції влас. цитокінів і хемокінів, що може мати як позитивні, так і негативні наслідки. Фізіол. дози інтер­лейкіну-1β функціонують як ней­ромодулятори, що сприяють формуванню пам’яті, а інтерлейкін-6 взагалі вважають нейротроф. фактором, необхід. для нормал. функціонування мозку. Однак із збільшенням концентрації прозапал. цитокіни викликають ней­розапалення, яке ще більше руйнує гематоенцефаліч. бар’єр і порушує функціонування клітин мозку, когнітивні функції та емоц. процеси. Нейрозапалення вважають одним із патогенет. факторів розвитку хвороби Альцгаймера.

Порушення цілісності гематоенцефаліч. бар’єра, зокрема, відкриває мозок до дії антитіл, що утворюються в імун. органах на периферії. Найбільш відомим прикладом є антитіла до осн. білка мієліну, що викликають розсіяний склероз. Антитіла проти рецепторів до глутамату та N-ме­тил-D-аспартату спричиняють когнітивні розлади у хворих на червоний вовчак та енцефаліт Расмуссена. Крім того, мозк. оболонки є проникними для клітин, відповідно, до мозку можуть потрапляти навіть Т- і В-лімфоцити. Антитіла можуть вражати не тільки центр., а й периферійну нерв. систему, зокрема автономні ганг­лії та нервово-м’язові з’єднання. Автоімунну природу мають деякі гангліопатії, а також міастенія гравіс, за якої антитіла проти нікотин. ацетилхолінових рецепторів перешкоджають передачі нерв. сигналу до скелет. м’язів, що порушує рухливість. Вплив нервових чинників на імунну систему. Ураження центр. нерв. системи знижує опір організму до інфекцій, демонструючи вплив нерв. системи на розвиток імун. реакцій. Імунні органи інервовані периферич. нервами симпатич. і парасимпатич. гілок нерв. системи і, відповідно, підлягають дії нейротрансмітерів, таких як ацетилхолін, допамін і норадреналін. Ацетилхолін чинить протизапал. ефект, пригнічуючи продукцію цитокінів запалення, і сприяє утворенню плазматич. клітин, що синтезують антитіла. Норадреналін також чинить протизапал. ефект, стимулює функції природ. кілерів, але пригнічує функції Т-лім­фоцитів. Допамін індукує диференціювання Т-лімфоцитів до розвитку алергіч. відповіді. Сенсорні нерви продукують нейропептиди, такі як речовина Р і пептид, подібний до кальцитоніну (Calci­tonin-Gene Related Peptide, CGRP). Виділені у відповідь на больовий стимул, речовина Р стимулює мастоцити шкіри, викликаючи алергічну реакцію, а CGRP пригнічує імунну відповідь, інгібуючи реакції нейтрофілів і Т-лімфоцитів. Взаємний вплив чинників нервової та імунної систем обумовлений тим, що нерв. клітини містять рецептори до імун. цитокінів, а імунні клітини – до нейротрансмітерів. Активація α7 нікотин. ацетилхолінових рецепторів, експресованих на моноцитах і макрофагах, пригнічує продукування цими клітинами прозапал. цитокінів. Лімфоцити експресують β2-адренорецептори та нікотин. ацетилхолінові рецептори, і їх надмірна активація пригнічує імунну відповідь. Адренергіч. тонус також впливає на міграцію лімфоцитів, а сигнали від нікотин. рецепторів підтримують виживання лімфоцитів у процесі відбору й розширюють перелік їх особливостей. Ретельні дослідж. також з’ясу­ва­ли, що імунні цитокіни можуть бути продуковані клітинами нерв. системи і, навпаки, нейротрансмітери синтезуються в імун. клітинах. Так, інтерлейкіни 1β і 6 продукуються як гліал. клітинами, так і нейронами мозку, а ацетилхолін синтезується в Т- і В-лімфоцитах і є ендоген. регулятором їх активності. В імун. синапсі, який утворюють Т- і В-лімфоцити, відбувається концентрація нікотин. ацетилхолінових рецепторів обох клітин, що свідчить про обмін холінергіч. сигналами в процесі генерації імун. відповіді. Таким чином, фактично, немає чіткої межі між факторами нейронал. та імун. походження, що впливають на функціонування нерв. та імун. систем, що відображає складну мережу взаємодій ней­ро-імуно-ендокрин. тріади. З практич. точки зору, дослідж. остан. років свідчать, що запалення (нейрозапалення) супроводжує та може бути причиною багатьох неврол. і нейродегенератив. захворювань. Відповідно протизапал. терапія може бути засобом їх профілактики та лікування. Крім того, вікові зміни в центр. нерв. системі тісно пов’язані із запаленням; з’явився навіть англ. термін «inflammaging» (inflamma­tion+aging, запалення+старіння). Збалансування нейроімун. взаємодії може бути терапевт. стратегією протистояння патол. змінам, що відбуваються з віком і за нейродегенератив. захворювань. Нині дослідж. в галузі Н. проводять у багатьох лаб. світу, про що свідчать численні публікації в імунол. журналах та спеціалізов. вид. «Journal of Neuroimmunology» та «Journal of Clinical and Experi­men­tal Neuroimmunology». В Україні клін. дослідж. проводять у відділі нейроімунології Ін-ту нейрохірургії НАМНУ (Київ; М. Лісяний) та Ін-ті заг. та невідклад. хірургії НАМНУ (Харків; О. Климова), а фундам. вивчення – в лаб. імунології клітин. рецепторів Ін-ту біохімії НАНУ (Київ; М. Скок). Зокрема, укр. вченими вперше визначено роль нікотин. ацетилхолінових рецепторів у розвитку й активації В-лімфоцитів та роль антитіл проти α7 нікотин. ацетилхолінових рецепторів у розвитку нейрозапалення. Спеціалістами з Н. можуть стати фахівці, які отримали біол. або мед. освіту і мають знання з імунології, біохімії або фізіології людини і тварин.

Літ.: J. M. Lindstrom. Acetylcholine re­ceptors and myasthenia // Muscle & Nerve. 2000. Vol. 23; K. Kawashima, T. Fujii. Expres­sion of non-neuronal acetylcholine in lympho­cytes and its contribution to the regulation of immune function // Frontiers In Bioscien­ce. 2004. Vol. 9; M. V. Skok, R. Grailhe, J.-P. Changeux. Nicotinic receptors regu­late B lymphocyte activation and immune response // European J. of Pharmacology. 2005. Vol. 517, issue 3; M. V. Skok, R. Grai­lhe, F. Agenes, J.-P. Changeux. The role of nicotinic acetylcholine receptors in lympho­cyte development // J. of Neuroimmunology. 2006. Vol. 171, № 1–2; C. Kowal, L. A. Degior­gio, J. Y. Lee et al. Human lupus auto­anti­bodies against NMDA receptors mediate cognitive impairment // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2006. Vol. 103; Y. C. Chung, H. W. Ko, E. Bok et al. The role of neuroinflammation on the pathogenesis of Parkinson’s disease // BMB Reports. 2010. Vol. 43, № 4; A. Vincent, S. R. Irani, B. Lang. The growing recogni­tion of immunotherapy-responsive seizure disorders with autoantibodies to specific neuronal proteins // Current Opinion in Neu­rology. 2010. Vol. 23, issue 2; N. Winston, S. Vernino. Recent advances in autoim­mune autonomic ganglionopathy // Там само. 2010. Vol. 23, issue 5; L. Koval, O. Lykhmus, M. Zhmak et al. Differential involvement of α422, ±7 and α9α10 nico­tinic acetylcholine receptors in B lympho­cyte activation in vitro // The International J. of Biochemistry & Cell Biology. 2011. Vol. 43; M. Erta, A. Quintana, J. Hidalgo. Interleukin-6, a Major Cytokine in the Cen­tral Nervous System // International J. of Biological Sciences. 2012. Vol. 8, № 9; S. J. Hewett, N. A. Jackman, R. J. Claycomb. Interleukin-1β in Central Nervous System Injury and Repair // European J. of Neuro­degenerative Diseases. 2012. Vol. 1, issue 2; K. Kawashima, T. Fujii, Y. Moriwaki, H. Mi­sawa. Critical roles of acetylcholine and the muscarinic and nicotinic acetylcho­line receptors in the regulation of immune function // Life Sciences. 2012. Vol. 91; A. del Rey, D. Balschun, W. Wetzel et al. A cytokine network involving brain-borne IL-1β, IL-1ra, IL-18, IL-6, and TNFα opera­tes during long-term potentiation and lear­ning // Brain, Behavior, and Immunity. 2013. Vol. 33; M. T. Heneka, M. J. Carson, J. El Khoury et al. Neuroinflammation in Alzhei­mer’s disease // Lancet Neurology. 2015. Vol. 14, № 4; M. Skok, O. Lykhmus. The role of α7 nicotinic acetylcholine receptors and α7-specific antibodies in neuroinflam­mation related to Alzheimer disease // Current Pharmaceutical Design. 2016. Vol. 22; E. Nutma, H. Willison, G. Martino, S. Amor. Neuroimmunology – the past, present and future // Clinical and Expe­ri­mental Immunology. 2019. Vol. 197, № 3; T. W. Hodo, M. T. P. de Aquino, A. Shima­moto, A. Shanker. Critical Neurotransmitters in the Neuroimmune Network // Fron­tiers in Immunology. 2020. Vol. 11; C.-S. Chen, C. Barnoud, C. Scheiermann. Peripheral neurotransmitters in the immune sys­tem // Current Opinion in Physiology. 2021. Vol. 19

.

М. В. Скок

Статтю оновлено: 2021

Покликання на статтю
М. В. Скок . Нейроімунологія // Енциклопедія Сучасної України: електронна версія [веб-сайт] / гол. редкол.: І.М. Дзюба, А.І. Жуковський, М.Г. Железняк та ін.; НАН України, НТШ. Київ: Інститут енциклопедичних досліджень НАН України, 2021. URL: https://esu.com.ua/search_articles.php?id=72972 (дата звернення: 17.09.2021)