Aivojen immuunisolut eroavat toisistaan – voi avata uusia tapoja hoitaa aivosairauksia

Toisin kuin on luultu, aivojen immuunipuolustukseen osallistuvat mikrogliasolut eivät ole keskenään samanlaisia. Mikrogliasolujen uusi alaryhmä osoittautui hiirikokeissa tärkeäksi kognitiivisissa eli tiedollisissa toiminnoissa. Vastaavia mikrogliasolujen alaryhmiä on myös ihmisten aivoissa, mikä avaa mahdollisuuksia uusien aivosairauksien lääkehoitojen kehittämisen. Helsingin yliopiston, Karoliinisen instituutin ja Sevillan yliopiston tutkimus julkaistiin Nature Neuroscience -lehdessä 11. toukokuuta 2023.

Tutkijat tunnistivat mikrogliasolujen alaryhmän, ARG1-positiiviset mikrogliat. Tämän alaryhmän solut tuottavat arginaasi 1 -entsyymiä. Kehittyneiden kuvantamistekniikoiden avulla tutkijat havaitsivat, että hiiren kehityksen aikana ARG1-positiivisia mikrogliasoluja esiintyy aivoissa runsaasti, mutta aikuisissa yksilöissä ne ovat harvinaisempia. ARG1-positiiviset mikrogliat sijaitsivat sellaisilla aivoalueilla, jotka ovat tärkeitä kognitiivisille toiminnoille, kuten oppimiselle, ajattelulle ja muistille.

– Kognitio ja muisti tekevät meistä ihmisiä, ja mikrogliasolut ovat välttämättömiä aivojen oikeanlaiselle kehitykselle ja toiminnalle. Kognitiivinen heikentyminen on yleistä aivorappeumasairauksissa ja psykiatrisissa sairauksissa, kuten Alzheimerin ja Parkinsonin taudissa, skitsofreniassa ja masennuksessa, sanoo neurotieteilijä ja tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja Vassilis Stratoulias Helsingin yliopistosta.

– Mikrogliasoluilla on merkitystä lähes kaikkien aivosairauksien taustalla. Tämän vuoksi mikrogliat ovat tärkeitä ehdokkaita, kun etsitään uusia lääkevaikutuskohteita. Kun ymmärrämme paremmin näiden solujen perusbiologiaa, voimme tarjota uusia suuntia lääkekehitykselle ja ehkä lopulta hoitaa myös vaikeahoitoisia aivosairauksia, kertoo farmakologian ja lääkekehityksen professori Mikko Airavaara Helsingin yliopistosta.

Poikkeava käytös paljasti kognitiivisia puutteita

Tutkijat havaitsivat, että hiiret, joiden aivoissa ei ollut ARG1-positiivisia mikrogliasoluja, olivat vähemmän halukkaita tutkimaan uusia ympäristöjä. Tällainen poikkeava käytös oli hiirillä yhteydessä kognitiivisiin puutteisiin ja erityisesti oppimiselle ja muistille tärkeän aivojen hippokampuksen toiminnan heikentymiseen.

Tutkijat eivät havainneet eroja ARG1-positiivisten mikrogliasolujen ja viereisten, ARG1-negatiivisten mikrogliasolujen muodoissa. He uskovat, että näennäisen samankaltaisuuden vuoksi näitä mikrogliasoluja ei ole ennen tutkittu. Tutkijat vertailivat solupopulaatioiden RNA-profiileja ja havaitsivat, että molekyylitasolla ARG1-positiiviset mikrogliasolut erosivat merkittävästi viereisistä, ARG1-negatiivisista mikrogliasoluista.

Naarailla oireet korostuivat

Yksi tutkimuksen keskeisistä havainnoista oli myös, että mikrogliasoluihin liittyvät poikkeavuudet käyttäytymisessä sekä hippokampuksen toiminnan heikkeneminen olivat voimakkaampia naarashiirillä. Sukupuolten väliset erot on tunnettu ennestään esimerkiksi Alzheimerin taudissa, ja sairaus on naisilla yleisempi kuin miehillä. Myös mikrogliasolujen yhteys Alzheimerin tautiin on jo ennestään tunnettu ja lisääntyvän tutkimuksen kohde.

– Tämä tutkimus lisää ymmärrystämme aivojen kehityksestä ja mikrogliasolujen monimuotoisista rooleista. Tutkimus voi myös antaa uusia vihjeitä siitä, miten voisimme hoitaa neurologisia kehityshäiriöitä tai aivorappeumasairauksia, joissa on kognitiivinen komponentti ja eroja sukupuolten välillä, sanoo professori Bertrand Joseph Karoliinisesta instituutista.

Julkaisu: 

Stratoulias, V., Ruiz, R., Kanatani, S. et al. ARG1-expressing microglia show a distinct molecular signature and modulate postnatal development and function of the mouse brain. Nat Neurosci (2023). https://doi.org/10.1038/s41593-023-01326-3