Новое исследование, проведенное учеными Гарвардской медицинской школы, проясняет, как мозг узнает о наличии инфекции в организме.

Изучая мышей, команда обнаружила, что небольшая группа нейронов в дыхательных путях играет ключевую роль в оповещении мозга об инфекции гриппа. Они также обнаружили признаки второго пути от легких к мозгу, который становится активным на более поздних стадиях инфекции.

Исследование было опубликовано в журнале Nature.

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. Эта статья представляет собой первый важный шаг в понимании связи между мозгом и телом во время инфекции.

"Это исследование помогает нам начать понимать основной механизм обнаружения патогенов и его связь с нервной системой, которая до сих пор оставалась во многом загадочной", - сказал старший автор Стивен Либерлес, профессор клеточной биологии в Институте Блаватника при HMS и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза.

Результаты исследования также проливают свет на то, как нестероидные противовоспалительные препараты, такие как ибупрофен и аспирин, облегчают симптомы гриппа.

Если полученные результаты удастся перенести на людей, эта работа может иметь важные последствия для разработки более эффективных методов лечения гриппа.
Инфекционное состояние ума

Лаборатория Либерлеса интересуется тем, как мозг и тело взаимодействуют для управления физиологией. Например, ранее она изучала, как мозг обрабатывает сенсорную информацию от внутренних органов, и как сенсорные сигналы могут вызывать или подавлять ощущение тошноты.

В новой работе исследователи обратили внимание на другой важный тип болезни, который контролирует мозг: болезнь, вызванная респираторной инфекцией.

Во время инфекции, объясняет Либерлес, мозг организует симптомы, когда организм вступает в иммунный ответ. Это могут быть как общие симптомы, такие как лихорадка, снижение аппетита и вялость, так и специфические симптомы, такие как заложенность носа или кашель при респираторном заболевании, рвота или диарея при желудочно-кишечной инфекции.

Команда решила сосредоточиться на гриппе, респираторном вирусе, который является источником миллионов заболеваний и посещений врачей, а также причиной тысяч смертей в США каждый год.

Проведя серию экспериментов на мышах, первый автор На-Рюм Бин, научный сотрудник HMS в лаборатории Либерлеса, выявил небольшую популяцию нейронов, встроенных в глоссофарингеальный нерв, который проходит от горла до мозга.

Важно то, что эти нейроны необходимы для подачи сигнала в мозг о наличии гриппозной инфекции и имеют рецепторы для липидов, называемых простагландинами. Эти липиды вырабатываются как у мышей, так и у людей во время инфекции, и на них действуют такие препараты, как ибупрофен и аспирин.

Перерезание глоссофарингеального нерва, удаление нейронов, блокирование рецепторов простагландинов в этих нейронах или лечение мышей ибупрофеном одинаково уменьшало симптомы гриппа и увеличивало выживаемость.

Полученные результаты позволяют предположить, что эти нейроны дыхательных путей распознают простагландины, вырабатываемые во время гриппа, и становятся каналом связи от верхней части глотки до мозга.

"Мы думаем, что эти нейроны передают информацию о наличии патогена и запускают нейронные цепи, которые контролируют реакцию болезни", - сказал Либерлес.

Результаты дают объяснение тому, как такие лекарства, как ибупрофен и аспирин, помогают уменьшить симптомы гриппа, и предполагают, что эти лекарства могут даже повысить выживаемость.

Исследователи обнаружили доказательства существования еще одного потенциального пути распространения болезни, который проходит от легких к мозгу. Они обнаружили, что он становится активным во второй фазе инфекции, когда вирус проникает глубже в дыхательную систему.

Этот дополнительный путь не связан с простагландинами, с удивлением обнаружила команда. Мыши во второй фазе инфекции не реагировали на ибупрофен.

Полученные результаты указывают на возможность улучшения лечения гриппа, если ученые смогут разработать препараты, направленные на этот дополнительный путь, говорят авторы.

Исследование поднимает ряд вопросов, которые Либерлес и его коллеги хотят изучить.

Один из них - насколько хорошо полученные результаты будут применимы к человеку. Хотя у мышей и людей много общего в биологии органов чувств, включая наличие глоссофарингеального нерва, Либерлес подчеркнул, что исследователям необходимо провести дополнительные генетические и другие эксперименты, чтобы подтвердить, что у людей есть те же популяции нейронов и пути, которые наблюдались в исследовании на мышах.

Если полученные результаты удастся воспроизвести на людях, то появится возможность разработки методов лечения, направленных как на простагландиновый, так и на непростагландиновый пути развития гриппозной инфекции.

"Если вы сможете найти способ ингибировать оба пути и использовать их в синергии, это будет невероятно интересно и потенциально преобразующе", - сказал Либерлес.

Бин уже изучает детали непростагландинового пути, включая нейроны, участвующие в нем, с целью выяснить, как его блокировать. Он также хочет определить клетки дыхательных путей, которые вырабатывают простагландины в первоначальном пути, и изучить их более глубоко.

Либерлес очень хочет изучить все разнообразие путей развития болезни в организме, чтобы узнать, специализируются ли они для различных типов и мест инфекции. Более глубокое понимание этих путей, по его словам, может помочь ученым научиться манипулировать ими для более эффективного лечения целого ряда заболеваний.