Neutrofiler (vist med blåt) er immunceller, der vil bidrage til at helbrede hjernen.Billede: Aronowski lab, University of Texas Health Science Center, Houston
Det er ikke hver dag, at forskerne med at finde et helt nyt aspekt af den menneskelige anatomi, men en undersøgelse offentliggjort i denne uge i Nature Neuroscience, er at levere præcis det, der beskriver en hidtil ukendt netværk af tunneler, der ligger mellem kraniet og hjernen.
I mus, er den nyligt opdagede tunneler, eller vaskulære kanaler, mulighed for hurtig transport af immunceller, at hjerneskader som følge af slagtilfælde eller andre hjernesygdomme. De tunneller, der blev opdaget af Matthias Nahrendorf, professor ved Harvard Medical School og Massachusetts General Hospital i Boston, og hans kolleger, som de var at studere den måde, knoglemarv producerer og distribuerer immun celler i hele kroppen. Vigtigere, de samme anatomiske funktioner blev også fundet, at der eksisterer mennesker. Det er ganske sandsynligt, at disse vaskulære kanaler lette det samme helbredende funktion hos mennesker, som de gør i mus, men fremtidig forskning vil være nødvendig for at bevise det.
De røde blodlegemer og andre immunceller er produceret i vores knoglemarv, en svampet væv, der ligger inden for vores knogler. Disse immunceller hjælpe os til at afværge infektioner og helbrede skader, uanset om disse skader sker i vores ben, hænder, overkrop, eller endda hjernen. I virkeligheden, immunceller, der er produceret i vores arme og ben kan rejse via blodbanen til beskadigede væv i hjernen. Det sagt, har forskerne spekulerede på, om disse immunceller, der produceres og formidles i hele knoglemarven af hele kroppen, eller i udvalgte områder. Den nye undersøgelse var et forsøg på at besvare dette meget spørgsmål.
For at lære mere om dette fysiologisk proces, Nahrendorf er holdet brugte celle-specifikke farvestoffer i mus, der giver dem mulighed for at visuelt spore bevægelsen af immunceller gennem kroppen. I særdeleshed, de ønskede at vide, hvis der, efter et slagtilfælde, immunceller, der skynder sig at hjernen kom fra knoglemarven i kraniet, eller om de kom fra tibia, en stor benet kendt for at producere immunceller (både i mus og mennesker), eller begge dele. Forskerne finpudset i på en bestemt type af immunsystemet celle kendt som neutrofiler, der er kendt for at ankomme meget tidligt på skade sites.
Efter at trække en streg i mus, forskerne set som kraniet givet mere neutrofiler til den tilskadekomne hjerne væv end skinnebenet. Men når et hjerteanfald blev fremkaldt, kraniet og skinneben seedede hjertet med neutrofiler i samme omfang.
Også, seks timer efter slagtilfælde, knoglemarv i kraniet var langt mere forarmet af sin neutrofiler end marv i tibia. Dette tyder på, at kraniet marv frigiver flere celler til stedet af en hjerne skade i tilfælde af et slagtilfælde, og at knoglemarven hele kroppen er ikke ensartet distribution af immunsystemets celler til behandling af vævsskader. Disse observationer indebærer også, at den tilskadekomne hjerne er en måde at kommunikere med knoglemarv i kraniet for at lette en hurtig reaktion. Forskerne siger, at et molekyle, der er kendt som SDF-1 er den sandsynligvis agent i dette samarbejde, modregning en lokal immunreaktion.
Dette er en meget cool at finde på egen hånd, men det bliver endnu bedre. Bevæbnet med disse observationer, forskerne har så forsøgt at finde ud af, hvordan de neutrofile blev der ankommer på det skadede væv. Ved hjælp af high-resolution scannere og mikroskoper, forskerne observerede neutrofiler bevæger sig gennem uopdaget tunneller på kranier af mus. Disse små kanaler tilsluttet marv direkte med den ydre foring af hjernen, der er kendt som hjernehinderne. Forud for denne opdagelse, som forskere havde observeret større vener, der krydser kraniet, men ikke disse små kanaler, der forbinder de knoglemarv hulrum til hjernehinderne.
“Måske er de kanaler, der blev overset af andre forskere, fordi de er små,” Nahrendorf fortalte Gizmodo. “Du er nødt til at kigge efter dem med high resolution CT eller mikroskopi til at finde dem. Microcopy er sjældent gjort på knogler, fordi det er teknisk udfordrende.”
Normalt, blodet strømmer gennem disse kanaler fra de indre dele af kraniet til knoglemarven. Efter et slagtilfælde, men det neutrofiler blev set bevæger sig i den modsatte retning, rejser i retning af det beskadigede væv.
Vigtigst af alt, ligner vaskulære kanaler blev også påvist i scanninger af menneskers kranier (disse scanninger blev erhvervet under operation). De kanaler, set i menneskers kranier var fem gange større i diameter end dem, der er set i mus. I forhold til funktion, den handling, af immunsystemets celler, der bevæger sig gennem de vaskulære kanaler blev kun observeret i mus. At bevise, at det virker på samme måde i mennesker, som det gør i mus, dog, kan være vanskeligt.
“Vi kan ikke gøre denne form for mikroskopi i mennesker, fordi vores kranier er for tyk,” Nahrendorf forklarede, at Gizmodo. “Lige nu tænker jeg på, hvordan at behandle spørgsmålet om translatability [mellem mus og mennesker], som er vigtigt. Det er på vores liste, men jeg har ikke noget svar endnu.”
I tillæg til denne udfordring, Nahrendorf team er i håb om at identificere andre typer af celler, der kan rejse gennem disse kanaler, og hvordan disse strukturer kan bidrage til en sund funktion eller sygdom.
“Vi er også nødt til at tjekke, om disse kanaler er vigtige i betændelse i hjernen,” sagde han. “Vi har konstateret, at celler, der migrerer gennem dem, men hvad sker der, hvis du stopper denne migration er uklart. Vi er i øjeblikket tænker om undersøgelser vedrørende dette spørgsmål, for første gang i mus derefter i mennesker. Reduktion af inflammation i hjernen, som kan være vigtige for mange inflammatoriske tilstande.”
Ja, det er svært at behandle en tilstand, hvor vi ikke har hele kortet. Takket være denne nye undersøgelse, menneskelige anatomi og fysiologiske funktion har lige fået en lidt mindre terra incognita.
[Nature Neuroscience]