Иммунные клетки из крови защищают мозг при старении

Ключевую роль в работе сыграла междисциплинарная методология, объединившая молекулярную биологию, генетику и вычислительные подходы. Команда  использовала уникальную возможность сопоставить образцы крови и посмертные ткани мозга, собранные в Стэнфордском центре быстрого вскрытия и в проекте по секвенированию болезни Альцгеймера Вашингтонского университета. Такой материал позволил напрямую сравнивать иммунные клетки в кровотоке и в мозге у людей с болезнью Альцгеймера и без нее.

Чтобы установить происхождение иммунных клеток в мозге, исследователи применили метод отслеживания клеточных линий по соматическим мутациям. Дело в том, что по мере старения в стволовых клетках костного мозга накапливаются случайные мутации, и все потомки этих клеток наследуют одинаковый набор изменений. Если одни и те же мутации обнаруживаются и в крови, и в клетках мозга, это служит надежным доказательством того, что клетки мозга происходят от предшественников из кровотока,  по аналогии с тем, как коммерческие тесты на родословную определяют общие корни по совпадающим генетическим маркерам.

Анализ показал, что иммунные клетки действительно мигрируют из периферической крови в мозг и этот процесс начинается уже в среднем возрасте. Более того, попав в нервную ткань, эти клетки приобретают свойства специализированной микроглии, то есть фактически переучиваются под задачи местной иммунной защиты. Примечательно, что такой механизм, судя по всему, характерен именно для человека: у мышей и других приматов подобного масштабного замещения микроглии периферическими клетками не наблюдается.

Ранее группа уже обратила внимание на связь между определенными клонами иммунных клеток (возникающими при так называемом клональном гемопоэзе неопределенного потенциала) и сниженным риском болезни Альцгеймера. Новые данные позволили объяснить эту закономерность. Вероятно, именно приток таких клеток из крови может влиять на устойчивость мозга к нейродегенерации. Как отмечает Джайсвал, это означает, что история жизни стволовых клеток крови способна определять риск неврологических заболеваний через изменение состава и функций микроглии.

Открытие имеет не только фундаментальное, но и прикладное значение. Теперь, когда достоверно известно, что периферические иммунные клетки могут проникать в мозг, появляются новые возможности для разработки иммунотерапий. Например, можно представить себе подход, при котором иммунные клетки заранее обучают расщеплять агрегаты амилоида и тау‑белка — ключевые патологические структуры при нейродегенеративных болезнях, — а затем вводят их пациенту в качестве профилактической меры еще до начала активного накопления этих белков.

Кроме того, исследование открывает новое направление для изучения факторов риска, так как любые воздействия, влияющие на кроветворение или состояние костного мозга, потенциально могут менять иммунный ландшафт мозга и тем самым влиять на развитие неврологических расстройств. По словам авторов, особенно захватывающим в этой работе стало обнаружение уникальной особенности человеческого старения, о которой раньше никто не подозревал.

Работа стэнфордских ученых не просто корректирует прежние представления о закрытости мозга для иммунной системы, но и предлагает принципиально новый взгляд на механизмы защиты нервной ткани в пожилом возрасте. Это может стать основой для инновационных стратегий профилактики и лечения нейродегенеративных заболеваний, опирающихся на управляемую миграцию и перепрограммирование иммунных клеток.