Two Billion People Have a Brain Parasite – Here's Why Many Haven't Noticed / Due miliardi di persone hanno un parassita del cervello: ecco perché molti non se ne sono accorti
Two Billion People Have a Brain Parasite – Here's Why Many Haven't Noticed / Due miliardi di persone hanno un parassita del cervello: ecco perché molti non se ne sono accorti
More than two billion people are infected with a brain parasite spread by cats and contaminated meat, but most will never show symptoms. A new discovery from the University of Virginia School of Medicine explains why, and that finding could have important implications for brain infections, neurodegenerative diseases and autoimmune disorders.
The UVA researchers found that the parasite, Toxoplasma gondii, is kept in check by brain defenders called microglia. These microglia release a unique immune molecule, IL-1a, that recruits immune cells from the blood to control the parasite in the brain, the scientists discovered. This process works so well that very few people develop symptomatic toxoplasmosis, the disease the parasite causes.
Understanding the role of microglia is essential because they are normally the only immune cells inside the brain. The new finding reveals how they recruit help when needed, and that discovery could apply to any brain condition with an immunological component – including brain injury, neurodegenerative disease, stroke, multiple sclerosis and more.
“Microglia must die to save the brain from this infection,” said researcher Tajie Harris, PhD, of UVA’s Department of Neuroscience and the interim director of the Center for Brain Immunology and Glia (BIG). “Otherwise the IL-1a remains stuck inside the microglia and wouldn’t alert the immune system that something is wrong.”
Battling the brain parasite
UVA’s Department of Neuroscience and BIG center have in recent years completely rewritten our understanding of the brain’s relationship with the body’s immune system. For decades, textbooks taught that the brain was disconnected from the immune system. UVA research, however, showed that was not the case, to the shock of the scientific community. Many researchers are now exploring the implications of that major discovery.
One area of focus is microglia and their role in defending the brain. This has been a difficult question to answer because microglia are closely related to other immune cells elsewhere in the body. Until recently, laboratory tools made to target microglia have also targeted these other cells, making it hard to distinguish between the two.
UVA researcher Samantha J. Batista, a graduate student in Harris’ lab, used an elegant approach that leveraged the long-lived nature of microglia to understand their role in brain infection. She and her colleagues found that infection caused microglia to die in an inflammatory fashion – a way that the closely related immune cells do not.
The microglia burst, the researchers determined, to recruit immune cells called macrophages to control the Toxoplasma gondii infection. This finding helps explain why most people have no trouble controlling the parasite, while some – especially people who are immunocompromised – can become very sick.
“Understanding pathways like this could be beneficial for other diseases involving neuroinflammation,” Batista said. “We can ask whether promoting this pathway is helpful in situations where you need more of an immune presence in the brain, such as infections or cancers, and also whether inhibiting this molecule could be helpful in diseases driven by too much neuroinflammation, like multiple sclerosis. Targeting one specific pathway like this one could have less off-target effects than targeting inflammation more broadly.”
In the future, Harris, Batista and their collaborators are interested in understanding how microglia detect the parasites in the brain. Microglia could recognize the parasite’s presence directly, or they could recognize damage to brain tissue, a phenomenon that occurs in many diseases.
“The immune system must enter the brain to fight dangerous infections,” said Harris, who is part of UVA’s Carter Immunology Center. “We now understand how microglia sound the alarm to protect the brain. We suspect that similar signals are missed or misinterpreted in Alzheimer’s disease, opening up an exciting new research avenue in the lab.”
ITALIANO
Più di due miliardi di persone sono infettate da un parassita cerebrale diffuso da gatti e carne contaminata, ma la maggior parte non mostrerà mai sintomi. Una nuova scoperta della School of Medicine dell'Università della Virginia spiega perché, e tale scoperta potrebbe avere importanti implicazioni per le infezioni cerebrali, le malattie neurodegenerative e i disturbi autoimmuni.
I ricercatori UVA hanno scoperto che il parassita, Toxoplasma gondii, è tenuto sotto controllo dai difensori del cervello chiamati microglia. Queste microglia rilasciano una molecola immunitaria unica, IL-1a, che recluta cellule immunitarie dal sangue per controllare il parassita nel cervello, hanno scoperto gli scienziati. Questo processo funziona così bene che pochissime persone sviluppano la toxoplasmosi sintomatica, la malattia causata dal parassita.
Comprendere il ruolo della microglia è essenziale perché sono normalmente le uniche cellule immunitarie all'interno del cervello. La nuova scoperta rivela come reclutano aiuto quando necessario e che la scoperta potrebbe applicarsi a qualsiasi condizione cerebrale con una componente immunologica - tra cui lesioni cerebrali, malattie neurodegenerative, ictus, sclerosi multipla e altro ancora.
"La microglia deve morire per salvare il cervello da questa infezione", ha detto la ricercatrice Tajie Harris, PhD, del Dipartimento di Neuroscienze della UVA e il direttore ad interim del Center for Brain Immunology and Glia (BIG). "Altrimenti l'IL-1a rimane bloccato all'interno della microglia e non avviserebbe il sistema immunitario che qualcosa non va."
Lotta contro il parassita cerebrale
Il Dipartimento di Neuroscienze UVA e il centro BIG negli ultimi anni hanno completamente riscritto la nostra comprensione della relazione del cervello con il sistema immunitario del corpo. Per decenni, i libri di testo hanno insegnato che il cervello era disconnesso dal sistema immunitario. La ricerca UVA, tuttavia, ha dimostrato che non era così, con lo shock della comunità scientifica. Molti ricercatori stanno ora esplorando le implicazioni di quella grande scoperta.
Un'area di interesse è la microglia e il suo ruolo nella difesa del cervello. Questa è stata una domanda difficile a cui rispondere perché le microglia sono strettamente correlate ad altre cellule immunitarie in altre parti del corpo. Fino a poco tempo fa, gli strumenti di laboratorio realizzati per colpire le microglia hanno preso di mira anche queste altre cellule, rendendo difficile la distinzione tra le due.
La ricercatrice di UVA Samantha J. Batista, una studentessa laureata nel laboratorio di Harris, ha usato un approccio elegante che ha sfruttato la lunga vita della microglia per comprenderne il ruolo nell'infezione cerebrale. Lei e i suoi colleghi hanno scoperto che l'infezione ha causato la morte della microglia in modo infiammatorio, un modo in cui le cellule immunitarie strettamente correlate non lo fanno.
La microglia è scoppiata, hanno determinato i ricercatori, per reclutare cellule immunitarie chiamate macrofagi per controllare l'infezione da Toxoplasma gondii. Questa scoperta aiuta a spiegare perché la maggior parte delle persone non ha problemi a controllare il parassita, mentre alcuni - specialmente le persone immunocompromesse - possono ammalarsi gravemente.
"Comprendere percorsi come questo potrebbe essere utile per altre malattie che coinvolgono la neuroinfiammazione", ha detto Batista. "Possiamo chiederci se la promozione di questo percorso sia utile in situazioni in cui è necessaria una maggiore presenza immunitaria nel cervello, come infezioni o tumori, e anche se inibire questa molecola potrebbe essere utile nelle malattie causate da troppa neuroinfiammazione, come la sclerosi multipla . Il targeting di un percorso specifico come questo potrebbe avere meno effetti off-target rispetto al targeting dell'infiammazione in senso lato. "
In futuro, Harris, Batista e i loro collaboratori sono interessati a capire come la microglia rileva i parassiti nel cervello. La microglia potrebbe riconoscere direttamente la presenza del parassita, o potrebbe riconoscere il danno al tessuto cerebrale, un fenomeno che si verifica in molte malattie.
"Il sistema immunitario deve entrare nel cervello per combattere le infezioni pericolose", ha detto Harris, che fa parte del Carter Immunology Center della UVA. “Ora capiamo come la microglia emette un allarme per proteggere il cervello. Sospettiamo che segnali simili vengano persi o male interpretati nella malattia di Alzheimer, aprendo una nuova entusiasmante strada di ricerca in laboratorio. "
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