Кишечная инфекция проходит, человек или животное выздоравливает — и кажется, что иммунная система просто сохраняет память о возбудителе где-то внутри организма. Но новое исследование показало куда более необычную картину: иммунные клетки, активированные в кишечнике, способны отправиться к мозгу и остаться там в качестве своеобразной охраны.

В экспериментах на мышах такие клетки сохранялись возле мозга как минимум пять месяцев. А когда организм снова сталкивался с тем же возбудителем, они быстро включались в защиту.

Работа исследователей Кембриджского университета опубликована 8 сентября в журнале Nature Neuroscience. Авторы считают, что обнаружили ещё один механизм связи кишечника и мозга — но на этот раз речь идёт не о микробиоме или настроении, а непосредственно об иммунной защите центральной нервной системы.

Мозг окружён собственной системой охраны

Мозг хорошо защищён от окружающего организма. Его отделяют специальные барьеры, препятствующие свободному проникновению из крови бактерий, токсинов и даже многих иммунных клеток. Но полностью изолировать мозг невозможно.

Кровь проходит через сосуды мозговых оболочек, а вместе с ней теоретически могут путешествовать и микроорганизмы. Особое значение здесь имеет твёрдая мозговая оболочка — dura mater. Вокруг её венозных синусов сосредоточено множество иммунных клеток, которые фактически контролируют один из потенциальных путей проникновения инфекции.

Исследователи решили проверить, может ли состав этой «охраны» меняться после событий, происходящих далеко от головы — в кишечнике.

Для этого мышей заражали различными бактериями и паразитами, вызывающими кишечные инфекции, а также моделировали воспаление кишечника.

Результат оказался неожиданно последовательным: иммунная реакция возле мозга начинала напоминать ту, которая разворачивалась в кишечнике. Разные инфекции вызывали разные типы ответа, и соответствующие CD4+ T-клетки затем обнаруживались в мозговой оболочке dura mater.

Клетки действительно пришли из кишечника

Само по себе совпадение ещё ничего бы не доказывало. Одни и те же иммунные клетки могли активироваться независимо в разных частях организма. Поэтому исследователи попробовали проследить их происхождение.

T-клетки несут на поверхности индивидуальные рецепторы, по которым можно определить родственные популяции клеток. Учёные сравнили их в кишечнике и мозговых оболочках и обнаружили одинаковые клоны.

Затем мышей заразили специально модифицированной сальмонеллой, позволяющей отслеживать иммунный ответ именно на неё.

Через три недели специфические к этой бактерии T-клетки обнаружились не только в кишечнике, но и за пределами кровеносных сосудов в мозговой оболочке. Часть клеток нашли даже непосредственно в ткани мозга.

То есть после кишечной инфекции иммунные клетки действительно способны покинуть место первоначального заражения и перебраться к границам центральной нервной системы.

Иммунная «вахта» длится месяцами

Оказавшиеся возле мозга клетки не исчезали сразу после того, как инфекция была побеждена. Они приобретали свойства клеток памяти — тех самых иммунных «ветеранов», которые уже встречались с определённым врагом и способны значительно быстрее отреагировать при новой встрече.

Учёные снова столкнули организм с тем же антигеном спустя пять месяцев после первоначальной кишечной инфекции. Клетки возле мозга его помнили.

Они начали активно размножаться и выделять сигнальные вещества, необходимые для иммунной реакции. Для мыши пять месяцев — значительная часть жизни, поэтому авторы считают такую память действительно долгосрочной.

Получается необычная система. Кишечник первым встречается с потенциально опасным микроорганизмом, иммунитет изучает его, а затем часть подготовленных клеток отправляется дежурить возле мозга.

Если тот же микроб когда-нибудь попадёт в кровь и приблизится к центральной нервной системе, организм уже знает, с кем имеет дело.

Подготовленная защита действительно помогла

Исследователи проверили, даёт ли такая память реальное преимущество.

В одном из экспериментов мышей сначала заражали через кишечник, а через несколько недель снова сталкивали с тем же антигеном, но уже так, чтобы иммунная система встретила его в крови.

У животных, которые прежде перенесли кишечную инфекцию, клетки памяти возле мозга реагировали значительно активнее.

В другом эксперименте использовали разные микроорганизмы, но давали им общий фрагмент-антиген, узнаваемый одними и теми же T-клетками. У предварительно «обученных» мышей после новой инфекции в мозге обнаруживали меньше грибка Candida, чем у животных без такой иммунной подготовки.

Именно поэтому авторы говорят не просто о миграции клеток, а о возможном механизме защиты мозга.

Организм словно заранее размещает у его границ иммунные подразделения, знакомые с микроорганизмами, способными проникнуть из кишечника в кровь.

Почему кишечник вообще должен защищать мозг

На первый взгляд такая связь кажется странной. Кишечник и мозг находятся далеко друг от друга и слабо связаны. Но для инфекции расстояние не всегда имеет значение.

При повреждении кишечного барьера бактерии могут попадать в кровь. Некоторые из них способны затем достигать тканей вокруг мозга. Авторы исследования отмечают, что бактерии кишечного происхождения часто встречаются при инфекциях кровотока у людей.

Поэтому для организма имеет смысл использовать опыт, полученный иммунной системой в кишечнике, и в других местах, куда потенциально может попасть тот же возбудитель.

Ранее эта же исследовательская группа обнаружила возле мозговых оболочек клетки, производящие антитела и также прошедшие своеобразное «обучение» в кишечнике. Теперь выясняется, что подобным образом туда могут прибывать и T-клетки памяти.

То есть связь кишечника с иммунной системой мозга может оказаться значительно теснее, чем считалось.