Interleukin-1 (IL-1) היא מולקולת מפתח המעורבת בדלקת וממלאת תפקיד חשוב במצבים בריאים וחולי כאחד. במחלה, רמות גבוהות של IL-1 במוח מקושרות לדלקת עצבית, שעלולה לשבש את תגובת הלחץ של הגוף, לגרום להתנהגויות דמויות מחלה, להחמיר דלקת על ידי הפעלת תאי חיסון במוח, ולאפשר לתאי חיסון מהגוף להיכנס למוח . זה גם יכול להוביל לנזק מוחי על ידי גרימת תאי תמיכה לייצר מולקולות מזיקות. רמות גבוהות של IL-1 קשורות להפרעות במצב הרוח, כגון דיכאון, ובעיות בזיכרון ובחשיבה.
לעומת זאת, בתנאים רגילים ללא דלקת, ל-IL-1 יש תפקידים חיוניים במוח. זה עוזר לווסת את פעילות ההורמונים, תומך בדפוסי שינה בריאים ומשפר תפקודים קוגניטיביים כמו זיכרון ולמידה.
IL-1R1 הוא כמו פעמון דלת בתאים שמצלצלים כשיש זיהום או פציעה, ובתאי חיסון הוא מאותת לגוף להתחיל תגובה חיסונית. עם זאת, נוירונים המבטאים IL-1R1 אינם נחשבים כגורמים לדלקת, דבר המצביע על כך שתאים אלה עשויים למעשה לשלב אותות חיסוניים באותות עצביים. טרם נחשף היכן או כיצד IL-1R1 (סוג קולטן אינטרלוקין-1) עשוי לשלוט או לשנות את תפקוד המוח התקין.
כעת, מחקר חדש של אוניברסיטת פלורידה אטלנטיק מספק את המיפוי המפורט והמקיף ביותר של ביטוי IL-1R1 (nIL-1R1) עצבי במוח העכבר עד כה, ופותר חוסר עקביות ארוכות שנים. מחקרים קודמים העלו כי איתות IL-1 בנוירונים מעורב בהתנהגויות מחלה, חרדה ושינויים בשינה, אך המעגלים העצביים המדויקים המעורבים לא הוגדרו היטב.
המחקר, שפורסם ב- Journal of Neuroinflammationמצמצם את האוכלוסיות הנוירונים הספציפיות ואת מערכות הנוירוטרנסמיטורים שיכולות לתווך את ההשפעות הללו. חוקרים הצליחו לתייג אוכלוסיות נוירונים המבטאות nIL-1R1 באמצעות גישת תיוג תאים חכמה, ומציעה תובנות חדשות לגבי התפקידים התפקודיים של קולטן זה במערכת העצבים המרכזית (CNS).
מחקרים קודמים שנערכו על ידי מעבדת FAU Quan, מגלים כי איתות IL-1 כרוני בנוירונים גלוטמטרגיים משפיעים על התנהגויות קוגניטיביות וחברתיות, במיוחד בהקשר של דלקת עצבית והפרעות הקשורות ללחץ. זה תומך ברעיון ש-nIL-1R1 יכול למלא תפקיד מכריע במצבים כמו מתח כרוני, דיכאון וחרדה במעגלים העצביים הייחודיים המתוארים במחקר הנוכחי.
באמצעות עכברים מהונדסים גנטית, חוקרים זיהו נוירונים באזורי מוח מסוימים כמו קליפת המוח הסומטו-סנסורית, ההיפוקמפוס ואחרים, שיש להם IL-1R1 עצבי. רוב הנוירונים הללו משתמשים בגלוטמט (נוירוטרנסמיטר לאיתות), בעוד שחלקם משתמשים בסרוטונין (חשוב למצב הרוח). הם מצאו כי הנוירונים החיוביים ל-IL-1R1 הללו מעורבים במעגלים השולטים בעיבוד חושי, ויסות מצב רוח וזיכרון.
המחקר שלנו מראה כיצד נוירונים מסוימים מחוברים לאותות חיסוניים ועשוי לעזור להסביר כיצד דלקת תורמת להפרעות תחושתיות, מצב רוח וזיכרון. ממצאים אלה עשויים להוביל לדרכים חדשות לטיפול בהפרעות מוחיות הקשורות לדלקת. במונחים של השלכות התנהגותיות, התוצאות שלנו תומכות בהשערה שאיתות nIL-1R1 משפיע על התנהגות רגשית וקוגניטיבית."
Ning Quan, Ph.D., סופר בכיר, פרופסור למדע ביו-רפואי, FAU Schmidt College of Medicine, וחוקר ב-FAU Stiles-Nicholson Brain Institute
התוצאות מגלות שביטוי nIL-1R1 בולט ביותר במערכות הסומטו-סנסוריות והגלוטמטרגיות, אזורים שלא נחקרו בעבר בהקשר זה. בין אזורי המוח שזוהו כמבטאים nIL-1R1, הודגש באופן עקבי ה-Dentate Gyrus (DG), ואישר מחדש את תפקידו כאתר מפתח לביטוי IL-1R1 עצבי. המחקר גם מצביע על מרכזי הממסר התלמודיים ואזורים שונים בקליפת המוח החושית, מה שמרמז כי איתות IL-1 יכול למלא תפקיד משמעותי בעיבוד חושי.
"התגלית החדשה הזו פותחת שאלות לגבי האם האותות החיסוניים משפיעים על העיבוד החושי שלנו והאם שינויים בתיווך IL-1R1 של אותות תחושתיים תורמים לבעיות קוגניטיביות, חרדה או דיכאון", אמר דן נמת, Ph.D., מחבר ראשון ופוסט-דוקטורט. עמית, FAU Schmidt College of Medicine ו-Styles-Nicholson Brain Institute. "יתר על כן, מחקר זה מראה כי נוירונים אינם מאותתים באותו אופן שבו עושים תאים אחרים המבטאים IL-1R1."
בעוד שחוקרים מצאו IL-1R1 עצבי באזורי מוח הקשורים למצב רוח, רגש וקוגניציה, ממצא בלתי צפוי הוא ש-IL-1R1 מתבטא בנוירונים במערכת החישה. תוך שימוש ב-high-tech transcriptomics מרחבי, הם זיהו כי IL-1R1 עצבי מווסת את מסלולי הגנים המעורבים בארגון הסינפסה מבלי לעורר דלקת אופיינית. זה מצביע על כך של-IL-1R1 יש תפקיד בהיווצרות סינפטית והוא יכול לשנות מעגלים עצביים ותפקודם.
"עם המיפוי המפורט ביותר של ביטוי IL-1R1 עצבי במוח העכבר עד כה, מחקר זה מביא לרמה חסרת תקדים של בהירות כיצד איתות IL-1 משפיע על המעגלים העצביים השולטים בהתנהגות", אמר רנדי ד' בלייקלי, Ph. ד., מחבר שותף, מנכ"ל מכון המוח של FAU Stiles-Nicholson Brain Institute, הפרופסור הנכבד של דיוויד JS ניקולסון ב מדעי המוח, ופרופסור למדע ביו-רפואי במכללת שמידט לרפואה של FAU. "הממצאים פותחים את הדלת למסלולים חדשים של חקר, ומציעים תובנות קריטיות לגבי המנגנונים העומדים בבסיס מצבי התנהגות נורמליים ומופרעים כאחד, הנראים בהפרעות הקשורות ללחץ, דיכאון וחרדה."
