Röntgenaufnahme des menschlichen Schädels. (Fuatagabey/Getty Images) Eine Abkürzung zwischen Schädel und Gehirn könnte für das menschliche Immunsystem eine Möglichkeit sein, die Blut-Hirn-Schranke zu umgehen.
Forscher haben kürzlich eine Reihe winziger Kanäle in Mäusen und menschlichen Schädeln entdeckt, und zumindest bei Mäusen diese kleinen Bahnen vertreten eine unerwartete Quelle der Gehirnimmunität.
Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass sich das Immunsystem mit dem Gehirn verbindet, indem es durch eine Art neurologisches Zolltor schlüpft – eine Barriere, die Blutkanäle von wichtigem Nervengewebe trennt.
Jetzt scheint es doch nicht nötig zu sein, den Umweg zu gehen. Immunzellen im Knochen, der das Gehirn umgibt, scheinen einen direkteren Weg zu haben.
Letztes Jahr, Forscher fanden eine ganze Reihe versteckter Immunzellen im Knochenmark des Mausschädels. Bei der Konfrontation mit a Virus Bei einem Tumor im Gehirn wanderten diese Zellen durch die Schädelkanäle in die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit.
Nun scheint es, dass dieser geheime Weg tatsächlich eine Einbahnstraße ist.
Immunzellen in der Schädeldecke können nicht nur zum Gehirn fließen, Forscher fanden heraus, dass auch Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit bis zum Schädel durchsickern kann.
Experten gehen davon aus, dass es wie ein Immun-Boxenstopp funktioniert.
Kanal im menschlichen Schädel. (Herisson et al., Nature Neuroscience, 2022)
Während die klare Flüssigkeit, die das Gehirn von Säugetieren durchnässt, durch Risse im Schädel fließt, wird es genau auf Bedrohungen durch Zellen im Knochenmark überwacht.
Wird ein Krankheitserreger entdeckt, reagiert das Knochenmark mit der Produktion von Immunzellen, um die Infektion abzuwehren.
Fluoreszierende Tracer, die in die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit von Mäusen injiziert werden, zeigen deutlich, wie Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit durch Kanäle im Submillimeterbereich in der Schädeldecke zum Knochenmark wandert.
Als Forscher den Gehirnen von Mäusen die Bakterien injizierten, die eine Meningitis verursachen, die eine Entzündung der Hirnhäute oder Hirnhäute auslöst, begann die Infektion in der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit zu zirkulieren.
Über diese kleinen Kanäle gelangten dann sowohl die Flüssigkeit als auch die Bakterien in den Schädel und lösten eine Reaktion des Immunsystems aus.
Bakterien (grün), die in den Schädelkanal im Gehirn einer Maus eindringen. (Herisson et al., Nature Neuroscience, 2022)
Eine Stunde nach der Injektion der Bakterien in das Gehirn der Maus, 99 Prozent Stammzellen im Schädelknochenmark wurden mit einem entsprechenden gekennzeichnet Antikörper .
„Jetzt wissen wir, dass das Gehirn diesem Zentrum der Immunität Signale senden kann – mit anderen Worten, um Hilfe rufen kann, falls etwas schief geht, etwa bei einer Infektion oder Entzündung.“ sagt Matthias Nahrendorf, der am Massachusetts General Hospital und an der Harvard University arbeitet.
„Zellen im Knochenmark des Schädels überwachen die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit, die das Gehirn durch die Schädelkanäle verlässt, die wir zuvor entdeckt haben.“
Im Jahr 2018 haben Nahrendorf und seine Kollegen erkannte dass das Knochenmark im Schädel von Säugetieren über winzige kleine Gefäßkanäle im Knochen direkt mit der Hirnhaut verbunden ist.
In den Jahren seitdem ist klar geworden, dass der Schädel eine übersehene Quelle der Immunüberwachung ist. Zuvor ging man davon aus, dass die Gesundheit des Gehirns von Säugetieren durch entfernte Immunstellen an anderen Stellen im Körper überwacht wird.
Die neuen Forschungsergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass diese anderen Websites zumindest anfangs nicht so stark involviert sind. Eine Stunde nachdem Forscher Mäusen einen intrazerebralen Krankheitserreger injiziert hatten, zeigte das periphere Knochenmark im Beinknochen einer Maus keine Antikörper-markierten Zellen. Schädelknochenmark hingegen schon.
Dies deutet darauf hin, dass sich das im Schädel eingebettete Immunsystem zunächst um neurologische Infektionen kümmert.
„Im Allgemeinen erfordert das Schädelmark aufgrund seiner Nähe zu den Hirnhäuten und dem [Zentralnervensystem] und seiner Wechselwirkung mit diesen eine genauere Untersuchung“, so die Autoren schreiben in ihrem neuen Papier.
„Kontinuierliche Probenahmen des Ausflusses von [Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit] deuten darauf hin, dass der Zustand des Schädelmarks die Gesundheit des Gehirns widerspiegeln könnte und dass das Schädelmark eine herausragende Rolle bei der Regulierung von Entzündungen im [Zentralnervensystem] spielt.“
Ein genauerer Blick mit Immunfärbung enthüllt dass das Knochenmark im Schädel der Maus eine etwas andere Zusammensetzung an Immunzellen aufwies als das Knochenmark im Schienbein der Maus.
Im Schädel wurden Neutrophile, die die erste Verteidigungslinie des Immunsystems darstellen, und Monozyten, die Eindringlinge töten oder andere Blutzellen auf Aktion aufmerksam machen, nach der Injektion von Bakterien in das Gehirn der Maus deutlich angereichert. Diese Immunzellen waren auch in der Nähe der Nebenhöhlen angesiedelt, wo Liquor fließt und das Knochenmark reich ist.
Die Ergebnisse legen nahe, dass die Liquor cerebrospinalis einen direkten Zugang zum Schädelknochenmark hat. Darüber hinaus können Immunzellen als Reaktion auf Hinweise aus der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit das Schädelknochenmark verlassen.
Meistens ist dieser Weg hilfreich. Durch die kontinuierliche Überprüfung der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit auf Eindringlinge und die entsprechende Reaktion hält das Immunsystem des Schädels das Gehirn von Säugetieren gesund.
Was passiert also, wenn dieses Immunsystem auf Hochtouren läuft?
„Dies hat wahrscheinlich enorme Auswirkungen auf Erkrankungen wie Demenz und.“ Alzheimer Krankheit, weil diese Krankheiten eine entzündliche Komponente haben“, sagt Nahrendorf.
Obwohl die Ergebnisse noch nicht auf den Menschen übertragen wurden, ist es wahrscheinlich, dass unser Gehirn ein ähnliches System aufweist, das die Blut-Hirn-Schranke umgeht. Mithilfe von Mikro-CT-Scans haben die Autoren schon gefunden Ähnliche winzige Kanäle, die den menschlichen Schädel mit den Hirnhäuten verbinden und jeweils einen Durchmesser von etwa 1,5 Millimetern haben.
Ob bei unserer eigenen Spezies auch weiße Blutkörperchen und Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit durch diese Kanäle fließen, ist unklar.
Neurologische Erkrankungen des Menschen wie Multiple Sklerose, Myasthenia gravis und das Guillain-Barré-Syndrom sind alle durch eine überaktive Immunantwort gekennzeichnet, aber wie diese Reaktion ausgelöst wird, muss noch herausgefunden werden.
„Unsere Arbeit kann auch bei der Untersuchung von Situationen hilfreich sein, in denen die Immunantwort schädlich ist, etwa wenn aus dem Schädelknochenmark stammende Immunzellen das Gehirn und die umgebenden Nerven schädigen.“ fügt hinzu Nahrendorf.
„Zu verstehen, was die Neuroentzündung antreibt, ist der erste Schritt, um sie erfolgreich zu modulieren.“
Die Studie wurde veröffentlicht in Naturneurowissenschaften .