Health

Hoe de hersenen de ziektesymptomen onder controle houden?

Overzicht: Een kleine populatie neuronen in de hypothalamus kan verantwoordelijk zijn voor het induceren van ziektesymptomen, waaronder verlies van eetlust, koorts en het zoeken naar warmte.

Bron: Harvard

Wanneer iemand een infectie krijgt, denken de meeste mensen dat het het immuunsysteem is dat in werking treedt wanneer ze een deel van de natuurlijke afweer van het lichaam voelen, zoals koorts, koude rillingen of vermoeidheid. Wat de meeste mensen niet weten, is dat het eigenlijk het brein achter dit alles is.

Dit is wat er gebeurt: het zenuwstelsel communiceert met het immuunsysteem om erachter te komen dat het lichaam een ​​infectie heeft, en orkestreert vervolgens een reeks gedrags- en fysiologische veranderingen die zich manifesteren in de onaangename symptomen van de ziekte.

Voor neurowetenschappers zijn de al lang bestaande vragen: hoe en waar gebeurt dit in de hersenen? Harvard-onderzoekers van de laboratoria van Catherine Dulac en Xiaowei Zhuang zochten naar het antwoord in de hersenen van muizen.

In een nieuwe studie gepubliceerd in Natuurde onderzoekers en hun medewerkers beschrijven de ontdekking van een kleine populatie neuronen nabij de basis van de hersenen die symptomen van ziekte kunnen veroorzaken, waaronder koorts, verlies van eetlust en warmtezoekend gedrag.

De voorheen onbeschreven neuronen bevinden zich in een gebied van de hypothalamus, een deel van de hersenen waarvan bekend is dat het de belangrijkste homeostatische functies controleert die het lichaam in een gezonde en evenwichtige toestand houden.

De onderzoekers ontdekten dat deze neuronen receptoren hebben die in staat zijn om direct moleculaire signalen van het immuunsysteem te detecteren, een vermogen dat de meeste neuronen niet hebben.

“Het was belangrijk voor ons om dit algemene principe vast te stellen dat de hersenen zelfs deze immuuntoestanden kunnen detecteren”, zegt Jessica Osterhout, postdoctoraal onderzoeker bij Dulac Lab en hoofdauteur van de studie. “Het werd vroeger verkeerd begrepen.”

De onderzoekers ontdekten dat het belangrijkste gebied van de hypothalamus zich direct naast een doorlaatbaar deel van de hersenen bevindt, de bloed-hersenbarrière, dat helpt om bloed naar de hersenen te verplaatsen.

“Wat er gebeurt, is dat de bloed-hersenbarrièrecellen die in contact staan ​​met het bloed en met het perifere immuunsysteem geactiveerd worden en deze niet-neuronale cellen cytokinen en chemokinen afscheiden die op hun beurt de populatie van neuronen die we vonden activeren,” zei Professor Dulac, Lee en Ezpeleta van Kunsten en Wetenschappen en Professor Higgins van Moleculaire en Cellulaire Biologie.

De hoop is dat wetenschappers op een dag kennis over hoe dit mechanisme werkt, kunnen gebruiken om het proces bij mensen aan te pakken om het om te keren wanneer het nadelig wordt voor iemands gezondheid.

Koorts is bijvoorbeeld meestal een gezonde reactie die helpt bij het elimineren van een ziekteverwekker. Maar als het te hoog wordt, kan het ook gevaarlijk worden. Hetzelfde geldt voor een verlies van eetlust of een afname van de dorst, wat in het begin gunstig kan zijn. Maar een aanhoudend gebrek aan voedingsstoffen of hydratatie begint dan het herstel te belemmeren.

“Als we weten hoe het werkt, kunnen we misschien patiënten helpen die moeite hebben met dit soort symptomen, zoals chemopatiënten of kankerpatiënten bijvoorbeeld, die een zeer slechte eetlust hebben, maar we kunnen niet we kunnen echt niets doen voor hen”, aldus Osterhout.

Het werk begon oorspronkelijk als een poging om te onderzoeken wat het effect van koorts bij autistische patiënten wordt genoemd. Het is een fenomeen waarbij autistische patiënten een vermindering van autistische symptomen hebben wanneer de patiënt symptomen van een infectie zoals koorts vertoont. Het doel was om de neuronen te vinden die koorts genereren en deze te koppelen aan neuronen die betrokken zijn bij sociaal gedrag.

In plaats daarvan vond Osterhout talloze populaties van neuronen die geactiveerd worden als een dier ziek is. Ze concentreerde zich op ongeveer 1.000 neuronen in het ventrale mediale preoptische gebied van de hypothalamus vanwege hun locatie naast de bloed-hersenbarrière.

Om de verschillende gebieden van geactiveerde neuronen te vinden, injecteerde Osterhout muizen met pro-inflammatoire middelen, lipopolysaccharide of polycytidylzuur, die een bacteriële of virale infectie nabootsen. Ze analyseerde de hersengebieden die oplichtten in hersenscans.

Osterhout en zijn collega’s gebruikten vervolgens een krachtige en nauwkeurige reeks methoden, chemo- en optogenetica genaamd, om de connectiviteit tussen verschillende neuronale populaties te controleren en te bestuderen. Met behulp van deze tools waren ze in staat om deze neuronen op commando in muizenhersenen aan of uit te zetten en hun functie te bepalen door te zien wat er gebeurde.

De onderzoekers ontdekten dat deze neuronen receptoren hebben die in staat zijn om direct moleculaire signalen van het immuunsysteem te detecteren, een vermogen dat de meeste neuronen niet hebben. Afbeelding is in het publieke domein

De onderzoekers ontdekten dat het gebruik van deze hulpmiddelen de lichaamstemperatuur bij muizen kon verhogen, het warmtezoekende gedrag kon verhogen en de eetlust kon verminderen.

Het rapport zegt dat de neuronen die ze beschrijven projecteren naar 12 hersengebieden, waarvan sommige bekend zijn om dorst, pijnsensatie en sociale interactie onder controle te houden. Dit suggereert dat ander ziektegedrag ook kan worden beïnvloed door de neuronactiviteit hier.

Tijdens de experimenten merkten de wetenschappers ook verhoogde activiteit en activering op in deze populatie van neuronen wanneer moleculen van het immuunsysteem verhoogde signalen afgaven.

Dit suggereert dat de hersenen en het immuunsysteem met elkaar communiceerden via paracriene signalering waar ze zich concentreerden – het ventrale mediale preoptische gebied en de bloed-hersenbarrière ernaast. Paracriene signalering vindt plaats wanneer cellen een signaal produceren om veranderingen in aangrenzende cellen teweeg te brengen.

Osterhout zei dat het proces zijn begrip van hoe neuronen werken, heeft verbreed.

“Als neurowetenschapper denken we vaak dat neuronen andere neuronen activeren en niet dat deze andere paracriene of secretie-achtige methoden echt essentieel zijn,” zei ze. “Het veranderde de manier waarop ik over het probleem denk.”

De wetenschappers zijn van plan om de andere gebieden waarop de neuronen die ze hebben gevonden, verder te onderzoeken en hun kennis toe te passen om het effect van koorts bij autistische patiënten opnieuw te onderzoeken.

Zie ook

Het toont een vrouw die sociale media op een telefoon checkt

“We hebben in de toekomst veel meer te overwegen”, zei Dulac.

Over dit neurowetenschappelijk onderzoeksnieuws

Auteur: Juan Siliezar
Bron: Harvard
Contact: Juan Siliezar – Harvard
Afbeelding: Afbeelding is in het publieke domein

Originele onderzoek: Toegang gesloten.
“Een preoptische neuronale populatie regelt koorts en eetlust tijdens ziekte” door Catherine Dulac et al. Natuur


Overzicht

Een preoptische neuronale populatie regelt koorts en eetlust tijdens ziekte

Tijdens infectie vertonen dieren adaptieve veranderingen in fysiologie en gedrag gericht op het vergroten van de overleving. Hoewel er vele oorzaken van infectie zijn, veroorzaken ze gelijkaardige stereotiepe symptomen zoals koorts, het zoeken naar warmte, verlies van eetlust en vermoeidheid.

Maar precies hoe het zenuwstelsel de lichaamstemperatuur verandert en ziektegedrag veroorzaakt om de reacties op infectie te coördineren, blijft onbekend.

Hier identificeren we een voorheen niet-gekarakteriseerde populatie van neuronen in het ventrale mediale preoptische gebied (VMPO) van de hypothalamus die worden geactiveerd na lipopolysaccharide (LPS) of polyinosine:polycytidylzuur-geïnduceerde ziekte.

Deze neuronen zijn essentieel voor het opwekken van een koortsreactie en andere ziektesymptomen, zoals het zoeken naar warmte en verlies van eetlust. Single-nucleaire RNA-sequencing en multiplex fout-robuuste fluorescentie in situ hybridisatie onthulde de identiteit en distributie van LPS-geactiveerde VMPO (VMPOSLP) neuronen en niet-neuronale cellen.

Genexpressie en elektrofysiologische metingen impliceren een paracrien mechanisme waarbij de afgifte van immuunsignalen van niet-neuronale cellen na infectie nabijgelegen VMPO activeertSLP neuronen.

Ten slotte laten we zien dat VMPOSLP Neuronen oefenen een brede invloed uit op de activiteit van hersengebieden die verband houden met gedrags- en homeostatische functies en zijn synaptisch en functioneel verbonden met circuitknooppunten die de lichaamstemperatuur en eetlust regelen.

Samen onthullen deze resultaten VMPOSLP neuronen als een controlecentrum dat immuunsignalen integreert om meerdere ziektesymptomen te orkestreren als reactie op infectie.

About the author

samoda

Leave a Comment