Bij het begin van een neurodegeneratieve ziekte nemen de immuuncellen van de hersenen – de ‘microglia’ – in veel grotere mate glucose, een suikermolecuul, op dan tot nu toe werd aangenomen. Tot deze conclusie komen studies van de DZNE, de LMU München en de LMU Klinikum München, gepubliceerd in het tijdschrift “Science Translational Medicine”. Deze resultaten zijn van groot belang voor de interpretatie van hersenscans die de verdeling van glucose in de hersenen weergeven. Bovendien zouden op dergelijke afbeeldingen gebaseerde gegevens mogelijk kunnen dienen als een biomarker om de respons van microglia op therapeutische interventies bij mensen met dementie niet invasief vast te leggen.
Bij de mens zijn de hersenen één van de organen met het hoogste energieverbruik, dat kan veranderen met de leeftijd en ook door ziekte – bijv. als gevolg van de ziekte van Alzheimer. “Het energiemetabolisme kan indirect worden geregistreerd via de verdeling van glucose in de hersenen. Glucose is een energiedrager. Daarom wordt aangenomen dat waar glucose zich ophoopt in de hersenen, de energievraag en bijgevolg de hersenactiviteit bijzonder hoog is”, zegt Dr. Matthias Brendel, adjunct-directeur van de afdeling Nucleaire Geneeskunde van LMU Klinikum München.
De meest gebruikte meettechniek hiervoor is een speciale variant van positron emissie tomografie (PET), in vakjargon “FDG-PET” genoemd. De onderzochte personen krijgen een waterige oplossing toegediend die radioactieve glucose bevat die zich in de hersenen verspreidt. Straling uitgezonden door de suikermoleculen wordt vervolgens gemeten door een scanner en gevisualiseerd. “De ruimtelijke resolutie is echter onvoldoende om te bepalen in welke cellen de glucose zich ophoopt. Uiteindelijk krijg je een gemengd signaal dat niet alleen afkomstig is van neuronen, maar ook van microglia en andere celtypen in de hersenen”, zegt Brendel.
“De leerboekvisie is dat het signaal van FDG-PET voornamelijk afkomstig is van neuronen, omdat ze worden beschouwd als de grootste verbruikers van energie in de hersenen”, zegt Christian Haass, groepleider bij DZNE en hoogleraar biochemie aan LMU München. “We wilden dit concept op de proef stellen en ontdekten dat het signaal eigenlijk voornamelijk van de microglia komt. Dit geldt in ieder geval in de vroege stadia van neurodegeneratieve ziekte, wanneer de zenuwbeschadiging nog niet zo ver gevorderd is. In dit geval zien we dat de microglia grote hoeveelheden suiker opnemen. Dit blijkt nodig te zijn om een acute, zeer energieverslindende immuunrespons te krijgen. Dit kan bijvoorbeeld gericht zijn tegen ziektegerelateerde eiwitaggregaten. Pas in het latere ziekteverloop lijkt het PET-signaal gedomineerd te worden door neuronen.”
De bevindingen van de onderzoekers uit München zijn gebaseerd op laboratoriumonderzoeken en PET-onderzoeken bij ongeveer 30 patiënten met dementie – ofwel de ziekte van Alzheimer of de zogenaamde vier-repeat tauopathie. De bevindingen worden ondersteund door studies bij muizen waarvan de microglia grotendeels uit de hersenen waren verwijderd of gedeactiveerd. Daarnaast werd een nieuw ontwikkelde techniek gebruikt waarmee cellen afkomstig uit de hersenen van muizen konden worden gesorteerd op celtype en hun suikeropname afzonderlijk kon worden gemeten.
“FDG-PET wordt zowel in dementie onderzoek als in de context van klinische zorg gebruikt”, zegt Brendel. “Voor zover onze resultaten relevant zijn voor de juiste interpretatie van dergelijke hersenbeelden. Ze werpen ook nieuw licht op enkele tot nu toe raadselachtige observaties. Dit doet echter geen afbreuk aan bestaande diagnoses. Het gaat veeleer om een beter begrip van de ziektemechanismen.”
Haass trekt verdere conclusies uit de huidige resultaten: “De afgelopen jaren is het duidelijk geworden dat microglia een cruciale, beschermende rol spelen bij de ziekte van Alzheimer en andere neurodegeneratieve ziekten. Het zou zeer nuttig zijn om de activiteit van deze cellen niet invasief te kunnen volgen, bijvoorbeeld hun reactie op medicijnen. Met name om te bepalen of een therapie werkt. Onze bevindingen suggereren dat dit mogelijk is met PET.”
Vertaling: Andre Teirlinck