Нейроны ответа на стресс управляют иммунным ответом

Всем известно, что «стресс и тревога снижают иммунитет», но как работает связь между стрессом и иммунитетом, неясно. Исследователи из Медицинской школы Икана в Маунт-Синай вместе с коллегами впервые показали, как определенные области мозга модулируют клеточный иммунный ответ организма на фоне стресса. А именно — при остром стрессе у мышей нейроны паравентрикулярного ядра гипоталамуса (эта структура мозга отвечает за различные аспекты гормонального контроля) мгновенно запускают крупномасштабную миграцию лейкоцитов из лимфатических узлов в кровь и костный мозг, ослабляя тем самым иммунный ответ на возможную вирусную инфекцию.

Исследование проводили на двух группах мышей, одна из которых находилась в спокойном состоянии, другая — в состоянии стресса из-за пересадки в новую клетку¸ запаха хищника, ограничения передвижения или агрессивного соседа. В иммунной системе мышей, переживших острый стресс, происходили существенные изменения по сравнению с контролем. В частности, плавно снижалось содержание моноцитов и лимфоцитов в крови и резко (буквально через 30 с после ограничения подвижности) возрастало содержание нейтрофилов. Это было подтверждено интравитальной микроскопией.

Для детального изучения миграций моноцитов и лимфоцитов авторы работы использовали методы хемогенетики. Они избирательно активировали определенные нейроны паравентрикулярного гипоталамуса, высвобождающие кортикотропин-рилизинг-гормон (CRH), он же кортиколиберин — это ключевой механизм ответа на стресс. В результате у мышей повышалось содержание кортикостерона (у грызунов этот гормон аналогичен кортизолу у человека) и сильно снижалось содержание лимфоцитов и моноцитов в крови. У мышей без CRH нейронов или без гена CRH в них содержание иммунных клеток в крови под воздействием стресса не падало. 

Авторы сделали вывод, нейроны паравентрикулярного гипоталамуса побуждают иммунные клетки мигрировать из вторичных лимфоидных органов и крови в костный мозг посредством прямой внутриклеточной передачи глюкокортикоидных сигналов.

Когда мышей той и другой группы заразили гриппом или COVID-19, стрессированные животные болели тяжелее, с менее выраженным иммунным ответом и более поздним исчезновением вируса из организма, смертность в их группе была более высокой.

Авторы также изучили с помощью оптогенетики и секвенирования РНК единичных клеток, как области мозга, связанные с двигательной функцией, действуют на иммунную систему в противоположном направлении. Активация нейронов этого типа запускает быструю мобилизацию нейтрофилов из костного мозга в периферические ткани с помощью хемокинов, в частности, CXCL1, экспрессируемого скелетными мышцами. Продукцию CXCL1, в свою очередь, контролируют сигналы от мотонейронов.

Действие стресса на иммунную систему достаточно сложно, подчеркивают авторы. С одной стороны, острый стресс изменяет врожденный иммунитет, перепрограммируя нейтрофилы и направляя их в места повреждения, и это важная часть реакции на возможную угрозу (но их инфильтрация в периферические органы может способствовать воспалению). С другой стороны, снижение количества моноцитов и лимфоцитов, опосредованная кортикотропин-рилизинг-гормоном, защищает от возникновения аутоиммунных реакций (это подтвердили в эксперименте). Но это нарушает адаптивный иммунный ответ на вирусные инфекции.

Для врачей полученные результаты говорят о том, как важно оценивать уровень стресса у пациента, например, следить за нарушениями сна. Снижение стресса действительно должно помочь организму бороться с вирусом.

«Это поднимает много вопросов о том, как социально-экономические факторы, образ жизни и окружающая среда влияют на способность организма защититься от инфекции, — говорит руководитель исследования Филип Свирски. — В перспективе нам нужно будет лучше понять долгосрочные последствия стресса. Особенно важно изучить, как мы можем повысить устойчивость к стрессу и может ли устойчивость уменьшить негативное воздействие стресса на нашу иммунную систему».

О влиянии кортиколиберина на поведение спокойных и тревожных животных при стрессе