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神経免疫学

神経免疫学は、神経科学、神経系の研究、および免疫学、免疫系の研究を組み合わせた分野です。神経免疫学者は、開発、恒常性維持、および損傷への対応中に、これら2つの複雑なシステムの相互作用をよりよく理解しようとします。この急速に発展している研究分野の長期的な目標は、特定の神経疾患の病態に関する理解をさらに深めることです。そうすることで、神経免疫学はいくつかの神経学的状態に対する新しい薬理学的治療法の開発に貢献します。多くのタイプの相互作用には、健康と病気の2つのシステムの生理学的機能、障害につながる一方または両方のシステムの機能不全、2つのシステムに影響を及ぼす物理的、化学的、環境的ストレス要因など、神経と免疫の両方のシステムが関与します日常的に。

バックグラウンド

熱発生、行動、睡眠、および気分を制御する神経標的は、感染中に活性化マクロファージおよび単球によって放出される炎症誘発性サイトカインの影響を受ける可能性があります。中枢神経系内で、サイトカインの産生は、ウイルスおよび細菌感染中、および神経変性プロセスでの脳損傷の結果として検出されています。

米国国立衛生研究所から:

「免疫特権サイトとしての脳の状態にもかかわらず、健康と病気の両方で神経と免疫系の間で広範な双方向通信が行われます。免疫細胞とサイトカイン、ケモカイン、成長因子などの神経免疫分子は、免疫学的、生理学的、心理的ストレッサーは、神経内分泌、神経ペプチド、神経伝達物質システムとの相互作用のメディエーターとしてサイトカインや他の免疫分子に関与します。この効果。

「神経炎症および神経免疫活性化は、脳卒中、パーキンソン病およびアルツハイマー病、多発性硬化症、疼痛、AIDS関連認知症などのさまざまな神経障害の病因に役割を果たすことが示されています。しかし、サイトカインおよびケモカインもCNS機能を調節します明らかな免疫学的、生理学的、または心理的課題がない場合、例えば、サイトカインおよびサイトカイン受容体阻害剤は、認知および感情プロセスに影響を与えます。最近の証拠は、免疫分子が寿命を通じて脳システムを異なるように調節することを示唆しています。成人では、サイトカインやケモカインはシナプスの可塑性や進行中の脳で変化する可能性のある他の進行中の神経プロセスに影響を与えます。最後に、免疫分子と視床下部下垂体との相互作用-生殖腺システムは、性差が脳の機能と行動に対する神経免疫の影響の影響を決定する重要な要因であることを示しています。」

最近の研究は、リンパ球集団の減少がマウスの認知を損なう可能性があり、リンパ球の回復が認知能力を回復することを実証しています。

エピジェネティクス

概要

エピジェネティック医学には、脳と行動を研究する神経免疫学の新しい分野が含まれており、脳の発達、進化、神経およびネットワークの可塑性と恒常性、老化、多様な神経疾患の病因および神経再生プロセスの基礎となるメカニズムに関する洞察を提供しています。特定の神経障害と特定の疾患バイオマーカーの開始を指示する環境ストレッサーの発見につながっています。目標は、「内因性の局所神経幹細胞のエピジェネティックな再プログラミングを通じて、認知機能、行動、感覚運動機能の障害および一見回復不能に失われたものの加速回復を促進する」ことです。

神経幹細胞の運命

いくつかの研究は、幹細胞の維持とその後の運命決定の調節が非常に複雑であることを示しています。幹細胞の運命を決定する複雑さは、「幹細胞の維持と進行性の神経運命決定を調整するために使用される回路」を知ることによって最もよく理解できます。神経運命の決定には、エピジェネティックな調節因子の使用とともに、複数の神経伝達物質シグナル経路の利用が含まれます。神経幹細胞の分化とグリア細胞の運命決定の進歩は、サブタイプの仕様と髄鞘形成を含むその後の成熟プロセスを決定するためにタイムリーに調整されなければなりません。

神経発達障害

神経発達障害は、脳および神経系の成長と発達の障害から生じ、多くの障害をもたらします。これらの障害の例には、アスペルガー症候群、外傷性脳損傷、コミュニケーション、言語障害、言語障害、脆弱X症候群、ダウン症候群、てんかん、胎児アルコール症候群などの遺伝性障害が含まれます。研究は、自閉症スペクトラム障害(ASD)がエピジェネティック制御の基本的な障害のために存在する可能性があることを示しています。他の神経免疫学的研究は、ASDの相関エピジェネティックプロセスの規制緩和により、原因と結果の関係により容易に起因する古典的な遺伝的病変を引き起こすことなく、遺伝子発現と脳機能を変更できることを示しています。これらの発見は、遺伝子の誤発現の未知の分野における多数の最近の発見の一部です。

神経変性障害

増加する証拠は、神経変性疾患が誤ったエピジェネティックなメカニズムによって媒介されることを示唆しています。神経変性疾患には、ハンチントン病とアルツハイマー病が含まれます。これらの疾患の神経免疫学的研究により、単純なメンデル遺伝パターンの欠如、包括的な転写調節不全、複数のタイプの病原性RNAの変化などを含む証拠が得られました。実験の1つでは、リジンからアセチル基を除去する酵素であるヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)、およびヌクレオソームの位置に影響を与えるDNA / RNA結合アントラシリンによるハンチントン病の治療は、行動測定、神経保護、ヌクレオソームリモデリング、および関連するクロマチンのダイナミクス。神経変性疾患に関する別の新しい発見は、HDAC6の過剰発現が、関連する動物モデルにおけるアルツハイマー病の病理に関連する神経変性の表現型を抑制することを伴います。他の発見は、追加のメカニズムが「ハンチントン病の転写および転写後調節不全と複雑なクロマチン異常」の原因であることを示しています。

神経免疫疾患

神経系と免疫系には、身体全体の健康を左右する多くの相互作用があります。神経系は、適応免疫システムと自然免疫システムの両方から常に監視されています。発達と成人期を通して、免疫システムは細胞のアイデンティティと神経の接続性の変化を検出して反応します。適応免疫反応と後天性免疫反応の両方の規制緩和、これら2つのシステム間のクロストークの障害、および先天性免疫メカニズムの展開の変化により、中枢神経系(CNS)が自己免疫と神経変性を起こしやすくなります。他の証拠は、細胞レベルおよび全身レベルの機能的完全性および自己免疫の進化のストレッサーに応じた先天性および後天性免疫システムの開発および展開が、エピジェネティックなメカニズムによって媒介されることを示しています。自己免疫は、エピジェネティックなメカニズムの標的化された規制緩和にますます関連しているため、エピジェネティックな治療薬の使用は、複雑な病原性プロセスを逆転させるのに役立つ可能性があります。多発性硬化症(MS)は、多くの人々に影響を与える神経免疫疾患の一種です。 MSは、CNS炎症、免疫介在性脱髄および神経変性を特徴としています。

筋肉痛性脳脊髄炎(慢性疲労症候群としても知られる)は、神経系、免疫系、内分泌系、エネルギー代謝系の機能障害を引き起こす多系統疾患です。多くの患者は神経免疫学的変性を示しますが、ME / CFSの正しい根は不明です。 ME / CFSの症状には、通常の活動に参加する能力の大幅な低下、直立または座る、話すことができない、睡眠の問題、光、音またはタッチに対する過度の感受性、および/または思考と記憶の問題(認知機能障害)が含まれます。他の一般的な症状は、筋肉痛または関節痛、のどの痛み、寝汗です。治療法はありませんが、症状は治療される場合があります。カビに敏感な患者は、乾燥した地域に移動した症状の改善を示す場合があります。一般に、MEの重症度が低い患者もいれば、一生寝たきりになる患者もいます。

研究の主なテーマ

CNSと免疫系の相互作用はかなりよく知られています。迷走神経刺激を使用した火傷誘発臓器機能障害は、臓器および血清サイトカインレベルを減衰させることがわかっています。火傷は一般に、細菌性サイトカインの生成を誘導し、おそらく火傷後の副交感神経刺激により、心抑制性メディエーターの生成が減少します。複数のグループが、火傷誘発ストレス反応の中心的要素である炎症誘発性サイトカイン産生を支持する実験的証拠を作成しました。さらに他のグループは、迷走神経シグナル伝達がさまざまな炎症性病変に顕著な影響を与えることを示しています。これらの研究は、迷走神経刺激が火傷後の免疫反応に影響を与える可能性があり、最終的に臓器損傷と火傷誘発ストレスによる障害を制限するために使用できるという調査の基礎を築きました。

神経免疫疾患の基本的な理解は、過去10年間で大きく変わりました。この病気の病態の複雑さを明らかにするために多くの努力が最近行われたため、新しい治療概念の理解を広げる新しいデータは、多発性硬化症に過ぎない多くの神経免疫疾患について得られました。動物研究から蓄積された証拠は、MSのうつ病と疲労のいくつかの側面が炎症マーカーに関連している可能性があることを示唆しています。研究では、Toll like-receptor(TLR4)が脳の神経炎症とT細胞動員に決定的に関与し、脳損傷の悪化に寄与することが示されています。嗅覚、抑うつ行動、および自己免疫の関連性に関する研究により、分析されたすべての疾患で炎症が一般的であるという事実、抑うつ症状がほとんどの疾患の初期に現れ、嗅覚障害も早期に明らかになるなど、興味深い発見がありました神経学的状態の発達、および扁桃体と海馬が関与するすべての疾患。免疫システムがどのように機能し、どの要因が応答に寄与するかについてのより良い理解が、前述の偶然の一致とともに徹底的に調査されています。

神経免疫学は、神経インプラントの設計時に考慮すべき重要なトピックでもあります。神経インプラントは多くの疾患の治療に使用されており、その設計と表面化学が免疫応答を誘発しないことが重要です。

今後の方向性

神経系と免疫系には、適切な程度の細胞分化、組織の完全性、およびニューラルネットワークの接続性が必要です。脳および神経系のこれらの動作上の特徴により、重度の病気のシナリオではシグナリングを複製することが困難になる場合があります。現在、病気の動物モデルと人間の臨床試験の両方で利用されている治療法には3つのクラスがあります。これらの3つのクラスには、DNAメチル化阻害剤、HDAC阻害剤、およびRNAベースのアプローチが含まれます。 DNAメチル化阻害剤は、以前に沈黙した遺伝子を活性化するために使用されます。 HDACは、広範な生化学的修飾を有する酵素のクラスであり、DNA脱メチル化および他の治療薬との相乗効果に影響を与える可能性があります。最終的な治療には、特にRNAの変化によって引き起こされる疾患において、RNAベースのアプローチを使用して安定性、特異性、および有効性を高めることが含まれます。エピゲノムの複雑さと汎用性に関する新たな概念は、ゲノムワイドな細胞プロセスを標的とする方法を示唆するかもしれません。他の研究は、最終的な精調節因子標的が同定され、配偶子形成中の大規模な後成的再プログラミングへの変更が可能になることを示唆している。多くの将来の治療は、純粋に治療的であるだけでなく、おそらくワクチンの形で予防できるかもしれません。生体内の光学ナノテクノロジーなどのイメージングモダリティの進歩と組み合わされた新しいハイスループットテクノロジーは、ゲノムアーキテクチャ、核組織、および免疫系と神経系の相互作用に関するさらに大きな知識を生み出す可能性があります。