Согласно результатам недавних совместных экспериментов, проведенных исследователями из лаборатории Университета Вирджинии и Массачусетса, иммунная система принимает непосредственное участие в регуляции нейронных связей и социального поведения. Подробный отчет о проделанной работе и выводы ученых опубликованы на страницах журнала Nature.

В своей работе специалисты использовали мышей с врожденным тяжелым комбинированным иммунодефицитом (поражением системы приобретенного иммунитета). В стандартном трехкамерном тесте на социализацию такие животные, в отличие от здоровых, интересовались сородичами в такой же степени, как и окружающими их неодушевленными предметами. При этом проявлений тревожности, моторных или обонятельных дефицитов мыши практически не демонстрировали.

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

В возрасте четырех недель мышам с иммунодефицитом ввели нормальные Т-лимфоциты. По прошествии еще четырех недель такие животные в тесте «на социализацию» не отличались от здоровых. Нормализовались в соответствующих отделах мозга и нейронные связи.

Введение здоровым животным антител к интегрину VLA4, препятствующих проникновению Т-лимфоцитов в мозговые оболочки, напротив, 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) определяют социальное поведение, ученые провели анализ представленности функциональных групп генов (GSEA) в 41 транскриптоме коры мозга крыс и мышей после действия различных стимулирующих факторов, включая социальную агрегацию, лишение сна, стресс, введение психостимуляторов, антидепрессантов, противосудорожных средств и антипсихотических препаратов. Как выяснилось, 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

В ходе дальнейших экспериментов выяснилось, что у мышей с дефицитом этого медиатора иммунитета наблюдаются такие же социальные расстройства и нарушения нейронных связей, как у мышей с иммунодефицитом. Введение интерферона-гамма в спинномозговую жидкость позволяло устранить эти нарушения. В ходе исследований ученым удалось также выяснить, что нейроны префронтальной коры экспрессируют рецепторы к интерферону-гамма, а подавление этой экспрессии приводит 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 являются следствием чрезмерной активацией клеток префронтальной коры.

Учитывая, что интерферон-гамма — один из важнейших медиаторов иммунного ответа, ученые предположили, что такое двойное его действие явилось результатом эволюционной потребности повышать иммунитет при появлении в обществе сородичей, где интенсивно происходит распространение патогенов. Для проверки гипотезы, исследователи проанализировали находящиеся в открытом доступе транскриптомы представителей различных видов, включая крыс, мышей, рыб данио-рерио и дрозофил. GSEA показал, что у всех этих животных нахождение в тесном сообществе активирует иммунные механизмы даже при отсутствии инфекций, а изоляция, напротив, приводит к их подавлению.

Связь социализации и экспрессии цитокинов у мышей, крыс, рыбок данио-рерио и дрозофил. Anthony J. Filiano et al, Nature, 2016

Таким образом, проведенные эксперименты и полученные результаты позволили сделать удивительный вывод: иммунная система является важным регулятором социального поведения, и ряд поведенческих черт вполне мог появиться в процессе эволюции, как следствие 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 поиск новых путей и подходов к терапии этих состояний.