Danske forskere avslører hvordan hjernen kan forsvare seg mot virusangrep. (Illustrasjonsfoto: sfam_photo / Shutterstock / NTB scanpix)
Slik bekjemper hjernen virus
Danske forskere har kartlagt hvordan hjernen bekjemper virusinfeksjoner. Forskningen kan ha betydning for kampen mot alt fra sklerose til Alzheimers sykdom, schizofreni og depresjon.
Hjernen er kroppens mest komplekse og sårbare organ, og siden hjerneceller ikke kan gjenskapes, er det helt nødvendig at hjernen klarer å passe på cellene sine.
Derfor er hjernen utstyrt med sitt eget immunforsvar, og nå har danske forskere endelig funnet ut hvordan det fungerer.
Forskningen viser blant annet at en bestemt celletype, mikroglia, fungerer som innsatsledere når hjernen skal forsvare seg.
De koordinerer immunsystemets forsvar mot virus.
Når mikroglia ikke fungerer optimalt, kan det føre til betennelse i hjernen. Det kan kanskje føre til sklerose, depresjon, schizofreni og Alzheimers sykdom.
– Feil i mikrogliaenes signalveier fører kanskje til betennelse i hjernen. Flere funn tyder på at immunsystemet spiller en rolle i utviklingen av Alzheimers og andre sykdommer i hjernen. Denne forskningen kan gi mer kunnskap om disse sykdommene, forteller førsteamanuensis Line Reinert fra Institut for Biomedicin ved Aarhus Universitet.
Sammen med professor Søren R. Palludan står hun bak den nye studien, som nylig ble publisert i tidsskriftet Nature Communications.
Forsker: Veldig elegant og grundig forskning
Allan Randrup Thomsen er professor ved Institut for Immunologi og Mikrobiologi ved Københavns Universitet og forsker også på immunforsvaret og virusinfeksjoner, men har ikke deltatt i den nye forskningen.
Han er imponert over hvor grundig forskerne har gått til verks.
– Det er et veldig elegant arbeid, der forskerne finner detaljer i samarbeidet mellom celler i det tidlige forsvaret mot virusinfeksjoner, sier Thomsen.
– Forskningen kan si noe om hvordan celler reagerer på virusinfeksjoner i vev utenfor hjernen, sier han.
Derfor kan den nye kunnskapen bli veldig viktig, mener han.
– På sikt kan det kanskje brukes i medisinsk behandling, men det vil ta tid. Studien kan inspirere mer detaljerte studier av hva som skjer i en lang rekke sykdommer der hjernens immunforsvar er involvert. Det vil kunne gi en bedre forståelse av for eksempel multippel sklerose, blant annet når i sykdomsforløpet immunsystemet spiller en rolle. Jeg tror at det såkalte naturlige immunsystemet er viktigere enn vi har trodd, sier Thomsen.
Virus i hjernen er som brann
Nå blir ting litt mer komplisert.
For å beskrive hjernens forsvar mot infeksjoner, trenger vi masse nye navn. Blant annet mikroglia, astrocytter, interferon og STING/cGas.
Men Line Reinert hjelper oss med en sammenligning: Beredskapen mot infeksjoner minner om brannvern.
STING/cGas er brannmennene som løper rundt med slangene. Disse proteinene gjenkjenner fremmed DNA fra virus. Det starter en kaskade av reaksjoner som skal drepe virusene. De slukker med andre ord brannen.
Andre celler blir i første omgang oppmerksomme på brannen og sender meldingen videre til mikroglia, som koordinerer slukningsarbeidet ved å sende signaler til andre celler.
– Virus som kommer inn i hjernen via nerveceller, blir gjenkjent av flere typer celler, men de kan ofte ikke forsvare seg selv. Det kan mikroglia, som iverksetter en veldig sterk immunreaksjon, forklarer Søren R. Palludan.
Immunforsvaret overrasker forskere
Forskerne fra Aarhus Universitet har blant annet arbeidet med mus med et genetisk defekt STING/cGas-system.
Forskerne kunne se at disse musene var langt mer utsatt for hjernebetennelse fra herpes-virus.
Det var mange mikroglia i de infiserte områdene i hjernen, men de klarte ikke å slå tilbake infeksjonen. Innsatslederne var med andre ord på plass, men de ikke visste hva de skulle gjøre.
– Vi trodde problemet var at cellene så å si ikke kunne ringe nødnummeret. Det viste seg at alarmen hadde gått, men at innsatslederne ikke klarte å koordinere brannslukkingen uten STING/cGas, forklarer Line Reinert.
1000 ganger bedre immunforsvar
For å forstå hva som var galt med immunforsvaret, tok forskerne ut tre celletypene fra musehjernene: nevroner, astrocytter og mikroglia. Deretter dyrket de cellene i små petriskåler.
Senere utsatte de cellene for virus. Det viste seg at reaksjon til mikrogliaene var 1000 ganger sterkere enn nevronene eller astrocyttene.
– Det er mikroglia som kan forsvare seg. De kan produsere de stoffene som skal til for å slå tilbake infeksjonene, forteller Reinert.
Mikroglia koordinerer forsvar mot virus
Det er ikke noen hjelp for de andre cellene hvis ikke mikrogliacellene kan advare andre celler om et angrep. Derfor ville forskerne undersøke hvordan de gjør det.
Det viste seg at cellene bruker et stoff som kalles interferon.
Interferon aktiverer reseptorer hos astrocyttene, slik at de kan gjenkjenne virus. Dermed er de forberedt når infeksjonen kommer.
– Det er en veldig kompleks kommunikasjon mellom cellene, men vi har klart å kartlegge den. Normalt svever mikroglia over de andre cellene i hjernen, og vi har funnet ut hvordan de advarer andre celler, slik at de kan forsvare seg, sier Søren R. Palludan.
Vil undersøke flere sykdommer
Ifølge Line Reinert har det ikke vært kjent at mikroglia spilte en så viktig rolle. Forskerne har kjent til STING/cGas, men ikke samarbeidet mellom cellene.
Hun mener den nye kunnskapen kan gi en bedre forståelse for hva som skjer når ting går galt.
Overaktive mikroglia kan kanskje gjøre at immunforsvaret angriper hjernens egne celler, som ved multippel sklerose.
– Vårt neste prosjekt blir å se på spesifikke sykdommer og hva som skjer når det oppstår skader på hjernen. Det er en hårfin balanse. Hvis ikke immunsystemet er effektivt nok, kan det oppstå smittsomme sykdommer, men et for effektivt immunforsvar kan også føre til skader. Det er slike ting vi skal undersøk nå, forteller Reinert.
Referanse
Reinert, Line. S (m.fl) ‘Sensing of HSV-1 by the cGAS–STING pathway in microglia orchestrates antiviral defence in the CNS’, Nature Communication (2016), doi: 10.1038/ncomms13348
© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.
