Иммунитет оказался регулятором социального поведения

Гиперактивность нейрональных связей

Anita Impagliazzo / UVA School of Medicine

Американские ученые обнаружили, что иммунная система принимает участие в регуляции нейрональных связей и социального поведения. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

Сотрудники Университетов Виргинии и Массачусетса использовали в своей работе мышей с врожденным тяжелым комбинированным иммунодефицитом (поражением системы приобретенного иммунитета). В стандартном трехкамерном тесте на социализацию такие животные, в отличие от здоровых, интересовались сородичами не больше, чем неодушевленными предметами. При этом тревожности, моторных или обонятельных дефицитов у них не наблюдалось.

Проведенная в состоянии покоя фМРТ выявила у иммунодефицитных мышей резко увеличенное число нейрональных связей между множественными участками фронтальной коры и островковой извилины, отвечающими за социальное поведение. Схожая картина наблюдается у людей с расстройствами аутического спектра и животных с моделированными социальными расстройствами.

В возрасте четырех недель мышам с иммунодефицитом ввели нормальные Т-лимфоциты. Спустя еще четыре недели такие животные в тесте на социализацию не отличались от здоровых. Нейрональные связи в соответствующих отделах мозга у них также нормализовались.

Введение здоровым животным антител к интегрину VLA4, препятствующих проникновению Т-лимфоцитов в мозговые оболочки, вызвало у них нарушения социализации, аналогичные поведению иммунодефицитных мышей.

Чтобы разобраться, какие именно сигнальные пути, зависящие от Т-лимфоцитов (интерферон-гамма, интерлейкины 4/13, 17 и 10, трансформирующий ростовый фактор бета), влияют на социальное поведение, ученые провели анализ представленности функциональных групп генов (GSEA) в 41 транскриптоме коры мозга крыс и мышей после действия различных стимулов. Эти стимулы включали социальную агрегацию, лишение сна, стресс, введение психостимуляторов, антидепрессантов, противосудорожных средств и антипсихотических препаратов. Выяснилось, что при социальной агрегации и приеме психостимуляторов усиливается экспрессия генов, регулируемых интерфероном-гамма.

Связь экспрессии цитокинов с различными стимулами

Anthony J. Filiano et al, Nature, 2016

Поделиться

Дальнейшее изучение показало, что у мышей с дефицитом этого медиатора иммунитета наблюдаются такие же социальные расстройства и нарушения нейрональных связей, как у животных с иммунодефицитом. Введение интерферона-гамма в спинномозговую жидкость устраняло эти нарушения. Затем ученые выяснили, что нейроны префронтальной коры экспрессируют рецепторы к интерферону-гамма, и что подавление этой экспрессии ведет к расстройствам социального поведения.

Эксперименты со свежеприготовленными образцами нейронов показали, интерферон-гамма подавляет активность нейронов за счет повышения уровня тормозного нейромедиатора ГАМК. Это значит, что нарушения социализации при иммунодефиците вызваны чрезмерной активацией клеток префронтальной коры.

Учитывая, что интерферон-гамма является также важным медиатором иммунного ответа, ученые предположили, что такое двойное его действие стало результатом эволюционной потребности повышать иммунитет при нахождении в обществе сородичей, где интенсивно происходит распространение патогенов. Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи проанализировали находящиеся в открытом доступе транскриптомы представителей различных видов, в том числе крыс, мышей, рыб данио-рерио и дрозофил. GSEA показал, что у всех этих животных нахождение в тесном сообществе активирует иммунные механизмы даже в отсутствие инфекций, а изоляция, напротив, подавляет их.

Связь социализации и экспрессии цитокинов у мышей, крыс, данио-рерио и дрозофил

Anthony J. Filiano et al, Nature, 2016

Поделиться

Таким образом, иммунная система оказалась важным регулятором социального поведения, и ряд поведенческих черт мог появиться в процессе эволюции в результате борьбы иммунитета с инфекциями. «Это звучит дико, но, возможно, мы представляем собой лишь многоклеточные поля боя двух древних сил: патогенов и иммунной системы. Часть нашей личности может на самом деле находиться под контролем иммунитета», — пояснил руководитель работы Джонатан Кипнис (Jonathan Kipnis). Полученные результаты могут значительно повлиять на понимание причин расстройств аутического спектра и шизофрении, а также на подходы к терапии этих состояний.

Олег Лищук