میکروگلیا در پیاز بویایی توانایی محافظت از مغز در برابر عفونت را دارد

محققان انستیتوی اختلالات عصبی و سکته‌ی مغزی آمریکا (NINDS) ، بخشی از NIH، یک ساختار دفاعی ویژه در خط مقدم سیستم ایمنی را شناسایی کرده‌اند که عفونت را به پیاز بویایی محدود می‌کند و نورون‌های پیاز بویایی را از آسیب ناشی از این عفونت محافظت می‌نماید. نورون‌های بینی به بوی استنشاق شده پاسخ می‌دهند و این اطلاعات را به منطقه‌ای از مغز که از آن به عنوان پیاز بویایی یاد می‌شود، می فرستند. اگرچه موقعیت نورون‌های مربوط به بینی و در معرض قرار‌گرفتن آنها توسط محیط خارجی، آنها را به عنوان یک هدف آسان برای عفونت توسط ویروس‌های موجود در هوا مطرح می‌سازد، اما عفونت‌های تنفسی ویروسی به ندرت از پیاز بویایی به بقیه‌ی مغز راه می‌یابند، جایی که احتمالا می‌توانند باعث انسفالیت کشنده شوند.

محققان، به رهبری دکتر دوریان مک گاورن، محقق رده بالای NINDS، با بهره‌گیری از ویروس‌های ویژه‌ای که با میکروسکوپ فلوئورسنتی قابل ردیابی هستند، دریافتند که یک عفونت ویروسی که در بینی شروع شده، درست قبل از اینکه بتواند از پیاز بویایی به به باقی سیستم عصبی مرکزی انتشار پیدا کند، متوقف شده است.

دکتر مک گاورن گفت: "ویروس‌های موجود در هوا سیستم ایمنی بدن ما را به چالش می‌کشند، اما به ندرت می‌بینیم که عفونت‌های ویروسی منجر به حالات عصبی شوند. این بدان معناست که سیستم ایمنی بدن در این ناحیه باید در محافظت از مغز بسیار خوب باشد."

آزمایشات اضافی نشان داد که میکروگلیاها، سلول‌های ایمنی در سیستم عصبی مرکزی، نقش کمتری در کمک به سیستم ایمنی بدن در تشخیص ویروس به عهده دارند و این کار را به گونه‌ای انجام می‌دهند که باعث محدود‌ساختن آسیب به خود نورون‌ها می‌شود. این مصونیت سلول‌های عصبی بسیار مهم است، زیرا برخلاف سلول‌ها در اکثر بافت‌های دیگر، بیشتر سلول‌های عصبی راه برگشتی به حالت اولیه‌ی خود ندارند.

به همین دلیل، سیستم عصبی مرکزی به نحوی تکامل یافته که شامل چندین مکانیسم دفاعی است که برای جلوگیری از پاتوژن‌ها (عوامل بیماری‌زا) طراحی شده‌اند. با این حال، هنگامی که ویروس‌های موجود در هوا استنشاق می‌شوند، در مجاری بینی حرکت می‌کنند و با بافتی به نام اِپیتلیوم بویایی تعامل برقرار می‌کنند که وظیفه‌ی حس بویایی ما بر عهده‌ی آن است. نورون‌ها در لبه‌ی سیستم بویایی از طریق سمت استخوانی حفره‌ی بینی ریشه دوانده‌اند. این گستره تا مغز ادامه دارد و به آن این امکان را می‌دهد به بوهایی که در هوا موجود هستند دسترسی داشته باشد. نورون‌ها در اپیتلیوم بویایی نیز با ارائه‌ی مسیر مستقیم به مغز، راهی آسان برای ویروس‌ها جهت عبور از موانع سیستم عصبی مرکزی مرسوم، ارائه می‌دهند.

دکتر مک گاورن گفت: "اگر ویروس نورون‌هایی را که در مجاری هوایی معلق هستند، آلوده کند، احتمال ورود این ویروس به مغز وجود دارد و درنهایت باعث انسفالیت یا مننژیت می‌شود. ما علاقه‌مند به درک پاسخ‌های ایمنی ایجاد شده در خط اتصال بین نورون‌های بویایی بینی، که به پیاز بویایی ختم می‌شوند، و بقیه‌ی مغز، هستیم."

تیم تحقیقاتی دکتر مک گاورن توانست نشان دهد سلول‌های CD8 T که جزئی از سیستم ایمنی بدن هستند و وظیفه‌ی کنترل ویروس‌ها را بر عهده دارند، در محافظت از مغز پس از عفونت بافت بینی بسیار مهم هستند. با استفاده از میکروسکوپ پیشرفته، گروه وی به صورت آنی و لحظه‌ای مشاهده‌کردند که چگونه سلول‌های CD8 T از مغز در برابر عفونت ویروس بینی محافظت می‌کنند.

به صورت شگفت انگیزی، به نظر نمی‌رسید سلول‌های CD8 T به‌طور‌مستقیم با سلول‌های عصبی، که عمده‌ی سلول‌های آلوده هستند، تعامل داشته باشند. در عوض، آنها میکروگلیا را درگیر کردند که سلول‌های ایمنی سیستم عصبی مرکزی هستند که با پاک کردن لاشه و پسماندهای سلولی و مواد سلول‌های مرده، کمی شبیه به زباله‌جمع‌کن عمل می‌کنند. هنگامی که یک عفونت ویروسی رخ می‌‌دهد، به نظر می‌رسد میکروگلیا مواد ویروس را از محیط اطراف گرفته و آن را به سیستم ایمنی بدن تحویل می‌دهد، انگار که خودشان آلوده شده‌اند.

به این ترتیب، نورون‌های بویایی آلوده می‌توانستند ذرات ویروس را به میکروگلیا منتقل کنند، که توسط سلول‌های T شناسایی شدند. سپس سلول‌های T با آزاد‌کردن مولکول‌های ضد ویروسی که ویروس را از سلول‌های عصبی بدون نابودی آنها می‌زدایند، پاسخ می‌دهند. از آنجا که میکروگلیا یک نوع سلول قابل تجدید است، این نوع تعامل از نقطه نظر تکاملی معنا می‌یابد.

دکتر مک گاورن گفت: "سیستم ایمنی بدن استراتژی‌هایی را برای حمایت از حفظ نورون‌ها به هر قیمتی تدوین کرده است. در اینجا، ما نشان می‌دهیم که میکروگلیا با درگیر‌کردن سلول‌های T می‌تواند حکم ضدضربه را برای سلول‌های عصبی داشته باشد، که در این صورت ورود فرآیند ضد‌ویروسی به بازی، ممکن می‌شود."

اخیراً به علت همه گيريCOVID-19 ، توجه ويژه‌اي به عفونت هاي ويروسي تنفسي شده است. دکتر مک گاورن خاطرنشان‌کرد: با اینکه در این آزمایشات این ویروس مورد مطالعه قرار نگرفت، برخی از علائمی که ایجاد می‌کند نشان می‌دهد که مکانیسم مشابهی که در اینجا توضیح داده شد می‌تواند به کار رفته باشد.

وی گفت: "یكی از علائم جالب مرتبط با عفونت توسط ویروس كرونای جدید این است كه بسیاری از افراد حس بو و مزه خود را از دست می‌دهند. این نشان می‌دهد که ویروس نه تنها یک پاتوژن تنفسی است بلکه احتمالاً نورون‌های حسی بویایی را نیز هدف قرار داده و یا مختل می‌کند."

توجه به این نکته حائز اهمیت است که عفونت گسترده نورون‌های حسی بویایی، چه با استفاده از کروناویروس جدید، چه ویروس مورد مطالعه در این پژوهش، و یا هر ویروس مشابه دیگر، به احتمال زیاد حس بویایی ما را مختل می‌کند. با این حال، بر خلاف سایر نورون‌های موجود در سیستم عصبی مرکزی، این نورون‌های حسی که از بینی آغاز می‌شوند و در مغز خاتمه می‌یابند، پس از پاک‌شدن عفونت قادر به بازسازی هستند.

دکتر مک گاورن توضیح داد: "پاسخ ایمنی که ما توصیف می‌کنیم نه از نورون‌های حسی بویایی و نه از حس بویایی محافظت نمی‌کند." وی گفت: "این لزوما یک چالش دراز مدت نیست، زیرا این نورون‌های حسی می‌توانند پس از دست‌و‌پنجه نرم‌کردن با ویروس، جایگزین شوند. آنچه که بسیار مهم است محافظت از مغز و سیستم عصبی مرکزی در برابر آنسفالیت یا مننژیت است. حس بویایی ما اغلب با گذشت زمان قابل ترمیم است."

دکتر مک گاورن با توجه به اهمیت میکروگلیا در تحریک پاسخ ضد ویروسی، ادامه داد ، عواملی که می‌توانند منجر به کاهش یا از بین رفتن عملکرد آنها شوند، می‌توانند حساسیت به عفونت سیستم عصبی مرکزی را افزایش دهند.

منبع: پایگاه خبری NIH