Hoe een speciaal immuunsysteem onze grijze cellen beschermen.
Het zenuwstelsel en het immuunsysteem zijn nauw met elkaar verweven. Het ontcijferen van deze samenwerking kan helpen bij de aanpak van veel hersenaandoeningen en -ziekten.
Vanuit de fundamentele biologische wetenschap probeert men al sinds enige jaren om een verklaring te vinden voor psychiatrische ziektebeelden, als uiting van een verstoring in het immuunsysteem. Ons neuro-immuno-endocriene systeem, zorgt ervoor dat ons lichaam als geheel biologische en biochemisch in balans wordt gehouden. Stoornissen in dit evenwicht kunnen zorgen voor psychiatrische ziektebeelden. De hoop is gevestigd op nieuwe medicijnen die immunologisch bepaalde breinstoornissen met medicijnen te kunnen gaan behandelen.
Het eigen immuunsysteem van de hersenen.
Wetenschappers wisten al heel lang dat de hersenen hun eigen immuuncellen hebben, genaamd Microglia. Deze microglia zijn als het ware de schoonmakers van het brein. Zij zorgen dat cellen die afsterven opgeruimd worden en dat schadelijke moleculen en indringers worden vernietigd.
Fig. 1: Microglia (groen) in diverse stadia liggen tussen de neurone en de axonen (rood) Bron: Gerry Shaw WikimediaCommons
Recente ontdekkingen geven echter een gedetailleerder beeld van hun functies en hebben de kenmerken van de andere immuuncellen in de regio’s rond de hersenen onthuld. Sommige van deze cellen komen van elders in het lichaam; andere worden lokaal geproduceerd, in het beenmerg van de schedel.
Door deze immuuncellen te bestuderen en de interactie met de hersenen in kaart te brengen, ontdekken onderzoekers dat zij een belangrijke rol spelen in zowel gezonde als zieke of beschadigde hersenen. De afgelopen jaren hebben veel wetenschappers zich gericht op de bestudering van het immuunsysteem in de hersenen. Zo’n tien jaar geleden timmerden brein-immunologen met 2000 artikelen per jaar al aardig aan de weg, maar de publicaties daarover zijn de afgelopen jaren vertienvoudigd.
Sommige van deze immuuncellen komen van elders in het lichaam;
andere worden lokaal geproduceerd, in het beenmerg van de schedel.
Een groot aantal nieuwe bevindingen is hiervan het gevolg geweest. Vroeger meende men dat immuuncellen uit het lichaam niet werden toegelaten tot het afgesloten gebied, waarin de hersenen veilig opgeborgen zijn. Dat idee is nu behoorlijk achterhaald. Het is duidelijk geworden dat de hersenen en het immuunsysteem een intensieve relatie met elkaar onderhouden.
Fig. 2: Bloedcirculatie en cerebrospinale vloeistof (CFS) staan rond de meningen en langs de ventrikels in nauw contaxct met elkaar. (Bron: Gerry Shaw. Wikimedia commons)
Ook meende men dat de hersenen geen systeem hadden om immuun moleculen in en uit te voeren – via het lymfedrainagesysteem zoals dat elders in het lichaam bestaat. Toch was dit vreemd omdat dit lymfe drainagesysteem al meer dan twee eeuwen geleden voor het eerst in de hersenen werd beschreven.
De heersende opvatting was toen dat de hersenen en het immuunsysteem grotendeels gescheiden leefden. Men dacht dat de twee alleen onder vijandige omstandigheden met elkaar in botsing kwamen: wanneer immuuncellen de eigen cellen van het lichaam aanvielen bij ziekten zoals bijvoorbeeld multiple sclerose of ALS.
Fig. 3: Lymfevaten rondom het brein. (Bron: wikimedia Commons)
In ziekte en gezondheid
Naarmate het bewijs groeit voor de betrokkenheid van immuuncellen bij hersenletsel en ziekte, hebben onderzoekers hun functie in gezonde hersenen onderzocht. “Ik denk dat het spannendste deel van neuro-immunologie is dat het relevant is voor zoveel verschillende aandoeningen en condities en voor de normale fysiologie,” zegt Beth Stevens, een neurowetenschapper in het Boston Children’s Hospital in Massachusetts.
Veel groepen, waaronder die van Stevens, hebben ontdekt dat microglia belangrijk zijn voor de ontwikkeling van de hersenen. Deze cellen zijn betrokken bij het snoeien van neuronale verbindingen, en studies suggereren dat problemen in het snoeiproces kunnen bijdragen aan neurologische ontwikkelingsstoornissen.
Ook van grens- immuuncellen is aangetoond dat zij essentieel zijn voor gezonde hersenen. Kipnis, Schwartz en hun collega’s hebben bijvoorbeeld aangetoond dat muizen die sommige van deze cellen missen, problemen vertonen bij het leren en sociaal gedrag.
Fig. 4: Circulatie van CSF (hersenvloeistof).(Bron: wikimedia Commons)
Anderen rapporteerden11 in 2020 dat muizen die zich ontwikkelen zonder een specifieke populatie T-cellen in zowel de hersenen als de rest van het lichaam defecte microglia hebben. Hun microglia hebben moeite om neuronale verbindingen tijdens de ontwikkeling weg te werken, wat leidt tot een te groot aantal synapsen en abnormaal gedrag. De auteurs stellen voor dat tijdens deze cruciale periode T-cellen naar de hersenen migreren en de microglia helpen te rijpen.
Een groot mysterie is hoe immuuncellen – met name die rond de grenzen – precies met de hersenen praten. Hoewel er enig bewijs is dat zij af en toe het orgaan kunnen binnendringen, suggereren de meeste studies tot nu toe dat deze cellen communiceren door moleculaire boodschappers, cytokinen genaamd, te sturen. Deze beïnvloeden op hun beurt het gedrag.
Fig. 5: T-cell zend een wolk met cytokinen sigaalstofjes uit. (Bron Wikimedia commons)
Onderzoekers bestuderen al tientallen jaren hoe cytokinen het gedrag beïnvloeden, en hebben bijvoorbeeld ontdekt dat cytokinen die door immuuncellen tijdens een infectie worden uitgezonden, “ziektegedrag” zoals meer slaap kunnen veroorzaken. Zij hebben ook in diermodellen aangetoond dat veranderingen in cytokinen – geïnduceerd door ze in het hele lichaam uit te putten of door specifieke cytokinereceptoren op neuronen uit te schakelen – kunnen leiden tot veranderingen in het geheugen, het leervermogen en het gedrag van mensen.
Oorspronkelijk artikel: Guardians of the brain: how a special immune system protects our grey matter. https://www.nature.com/articles/d41586-022-01502-8
