Небольшая группа нейронов в дыхательных путях играет ключевую роль в изменении мозга при наличии инфекции гриппа в организме, а второй путь от легких к мозгу становится активным позже при инфекции. Полученные данные также проливают свет на то, как нестероидные противовоспалительные средства (НПВС) облегчают симптомы гриппа.
Новое исследование, проведенное учеными из Гарвардской медицинской школы, показывает, как головной мозг узнает о наличии инфекции в организме. Исследование было опубликовано в научном журнале Nature.
Изучая мышей, команда ученых обнаружила, что небольшая группа нейронов в дыхательных путях играет ключевую роль в оповещении головного мозга о гриппозной инфекции. Ученые обнаружили признаки второго пути от легких к мозгу, который становится активным позже при инфекции.
Хотя большинство людей болеют несколько раз в год, научные знания о том, как мозг вызывает чувство недомогания, отстают от исследований других телесных состояний, таких как голод и жажда. Статья представляет собой первый шаг в понимании связи между мозгом и телом во время инфекции.
«Это исследование помогает нам понять основной механизм обнаружения патогенов и то, как он связан с нервной системой, которая до сих пор была в значительной степени загадочной», — комментирует старший автор исследования Стивен Либерлес (Stephen Liberles), профессор клеточной биологии в Институте Блаватника (Blavatnik Institute at HMS) и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute).
Полученные данные также проливают свет на то, как нестероидные противовоспалительные средства, такие как ибупрофен и аспирин, облегчают симптомы гриппа.
Если результаты можно будет перенести на людей, работа может иметь важные последствия для разработки более эффективных методов лечения гриппа.
Лаборатория Либерлеса интересуется тем, как мозг и тело взаимодействуют для управления физиологией. Например, ранее он исследовал, как мозг обрабатывает сенсорную информацию от внутренних органов и как сенсорные сигналы могут вызывать или подавлять чувство тошноты.
В новой статье исследователи обратили внимание на другой важный тип болезни, который контролирует мозг: болезнь от респираторной инфекции.
Во время инфекции, объяснил Либерлес, мозг управляет симптомами, когда организм запускает иммунный ответ. Они могут включать общие симптомы, такие как лихорадка, снижение аппетита и вялость, а также специфические симптомы, такие как заложенность носа или кашель при респираторных заболеваниях или рвота или диарея при желудочно-кишечных инфекциях.
Команда ученых решила сосредоточиться на гриппе, респираторном вирусе, который является источником миллионов заболеваний и обращений к врачу и ежегодно вызывает тысячи смертей в Соединенных Штатах.
В ходе серии экспериментов на мышах первый автор исследования На-Рюм Бин (Na-Ryum Bin), научный сотрудник HMS в лаборатории Либерлеса, определил небольшую популяцию нейронов, встроенных в языкоглоточный нерв, идущий от горла к мозгу.
Важно отметить, что он обнаружил, что эти нейроны необходимы для подачи сигнала в мозг о наличии инфекции гриппа и имеют рецепторы для липидов, называемых простагландинами. Эти липиды вырабатываются как мышами, так и людьми во время инфекции, и на них нацелены такие лекарственные препараты, как ибупрофен и аспирин.
Перерезание языкоглоточного нерва, удаление нейронов, блокирование рецепторов простагландина в этих нейронах или лечение мышей ибупрофеном аналогичным образом уменьшало симптомы гриппа и увеличивало выживаемость.
В совокупности полученные данные свидетельствуют о том, что эти нейроны дыхательных путей обнаруживают простагландины, вырабатываемые во время инфекции гриппа, и становятся каналом связи от верхней части горла к мозгу.
«Мы считаем, что эти нейроны передают информацию о том, что там есть патоген, и инициируют нейронные цепи, которые контролируют реакцию болезни», — комментирует Либерлес.
Результаты дают объяснение того, как такие препараты, как ибупрофен и аспирин, уменьшают симптомы гриппа, и предполагают, что эти препараты могут даже повысить выживаемость.
Исследователи обнаружили доказательства другого потенциального пути распространения болезни, который идет от легких к мозгу. Они обнаружили, что он становится активным на второй фазе инфекции, когда вирус проникает глубже в дыхательную систему.
Команда ученых с удивлением обнаружила, что этот дополнительный путь не включает простагландины. Мыши во второй фазе инфекции не реагировали на ибупрофен.
По словам авторов исследования, полученные данные предполагают возможность улучшения лечения гриппа, если ученые смогут разработать лекарственные препараты, нацеленные на этот дополнительный путь.
Исследование поднимает ряд вопросов, которые Либерлес и его коллеги стремятся изучить.
Во-первых, насколько хорошо результаты будут переведены на людей. Хотя мыши и люди имеют много общего в базовой сенсорной биологии, в том числе имеют языкоглоточный нерв, Либерлес подчеркнул, что исследователям необходимо провести дальнейшие генетические и другие эксперименты, чтобы подтвердить, что у людей имеются те же популяции нейронов и пути, которые наблюдались в исследовании на мышах.
Если результаты можно будет воспроизвести на людях, это повысит возможность разработки методов лечения, направленных как на простагландиновые, так и на непростагландиновые пути заражения гриппом.
«Если вы сможете найти способ подавить оба пути и использовать их в синергии, это было бы невероятно захватывающе», — добавляет Либерлес.
Бин уже вникает в детали непростагландинового пути, включая задействованные нейроны, с целью выяснить, как его заблокировать. Он также хочет идентифицировать клетки дыхательных путей, которые производят простагландины на начальном пути, и изучить их более подробно.
Liberles воодушевлен возможностью изучить все разнообразие путей распространения болезней в организме, чтобы узнать, специализируются ли они на различных типах и локализациях инфекции. По его словам, более глубокое понимание этих путей может помочь ученым научиться манипулировать ими для лучшего лечения целого ряда заболеваний.
