Wat in de hersenen komt en wat niet, is strikt gereguleerd. Onderzoekers van de Faculteit Geneeskunde van de Universiteit van Freiburg hebben nu fagocyten bestudeerd die de bloedvaten in de hersenen bedekken en de bloed-hersenbarrière versterken. Zoals de wetenschappers van het Instituut voor Neuropathologie van het Medisch Centrum – Universiteit van Freiburg samen met een internationaal onderzoeksteam hebben aangetoond, rijpen deze cellen pas volledig na de geboorte volgens een bepaald stapsgewijs ontwikkelingsprogramma. Tot nu toe werd aangenomen dat dit proces tijdens de embryonale ontwikkeling werd voltooid.
Hun studies, die op 20 april 2022 in het tijdschrift Nature werden gepubliceerd, werden aanvankelijk uitgevoerd op genetisch gemodificeerde muizen en werden bevestigd op menselijke monsters. Van hen wordt verwacht dat ze belangrijke inzichten opleveren in de ontwikkeling en behandeling van hersenziekten.
“We konden aantonen dat de immuuncellen die we bestudeerden, kort voor de geboorte migreren van het hersenmembraan naar de bloedvaten in de hersenen en daar rijpen. Dit proces is waarschijnlijk pas weken na de geboorte voltooid en zou deels kunnen verklaren waarom de hersenen aan het begin van het leven zo kwetsbaar zijn”, zegt prof. dr. Marco Prinz, medisch directeur van het Instituut voor Neuropathologie van het Medisch Centrum – Universiteit van Freiburg en hoofd van het Collaborative Research Center/Transregio 167 – NeuroMac en lid van het Cluster of Excellence CIBSS -Centre for Integrative Biological Signalling Studies aan de Universiteit van Freiburg.
“De late timing van de rijping van de fagocyten, ook wel macrofagen genoemd, was voor ons zeer verrassend omdat de voorlopercellen al lang daarvoor in de hersenen aanwezig zijn”, zegt Prinz. Bovendien konden de wetenschappers voor het eerst aantonen dat de bloedvaten, als structuur gevende cellen van de hersenen, belangrijke signalen afgeven voor een normale ontwikkeling van de macrofagen in de hersenen.
De bloed-hersenbarrière wordt gevormd door cellen op de bloedvaten van de hersenen. Ze bepalen welke stoffen de hersenen kunnen binnendringen en welke niet. Dit beschermt de hersenen tegen schadelijke stoffen en ziekteverwekkers. De bloed-hersenbarrière is bijzonder doorlaatbaar bij infectieziekten, bepaalde hersentumoren en zuurstofgebrek.
Betekenis voor Alzheimer, multiple sclerose en meer.
“Naast de bloed-hersenbarrière, controleren de immuuncellen die we hebben onderzocht wat de hersencellen vanuit het bloed kan bereiken, ze eten ziekteverwekkers op en voorkomen overmatige ontstekingen. Ze zijn ook betrokken bij de ontwikkeling van kanker, de ziekte van Alzheimer en multiple sclerose. Onze bevindingen kunnen belangrijk zijn voor een beter begrip van deze ziekten en toekomstige therapieën”, voegt Prinz toe.
Kleurgecodeerde cellen en genanalyses.
Voor hun studie gebruikten de onderzoekers onder leiding van de twee eerste auteurs, Dr. Takahiro Masuda van de Kyushu University, Japan, en Dr. Lukas Amann van de Faculteit der Geneeskunde van de Universiteit van Freiburg, verschillende nieuw opgerichte muislijnen. Hiermee konden verschillende soorten hersenmacrofagen en hun voorlopercellen voor het eerst specifiek worden gelabeld en later in de verschillende hersengebieden worden gevonden met behulp van microscopie met hoge resolutie.
Daarnaast onderzochten ze de genactiviteit van individuele cellen en bepaalden zo hun mate van rijpheid. “We waren ook in staat om de gegevens over menselijke hersenen te bevestigen. Dit geeft ons een veel dieper begrip van de timing en moleculaire mechanismen in de ontwikkeling van de cellen. Deze kennis kan nu worden gebruikt om nieuwe en meer specifieke therapeutische benaderingen voor hersenziekten te onderzoeken”, zegt bioloog Dr. Lukas Amann, werkzaam bij het Institute of Neuropathology van het Medica Center – Universiteit van Freiburg.
Onderzoekers uit Freiburg, Berlijn, Hannover, Leipzig, Japan, Zweden, Frankrijk en de VS waren bij het onderzoek betrokken.
Oorspronkelijke publicatie:
Masuda, T., Amann, L., Prinz, M. et al. (2022): Specification of CNS macrophage subsets occurs postnatally in defined anatomical niches. In: Nature.DOI: 10.1038/s41586-022-04596-2
Persbericht vertaald door Andre Teirlinck