Een nieuwe rol voor bloedplaatjes: Het stimuleren van neurogenese na inspanning.
Een studie met muizen constateert dat wanneer bloedplaatjes worden geactiveerd tijdens het sporten, ze factoren vrijgeven die het aantal pasgeboren neuronen in de hippocampus doen toenemen.
Maart 2019 gepubliceerd in The Scientist door KATARINA ZIMMER
Het is algemeen bekend dat lichaamsbeweging goed is voor de hersenen van zoogdieren. Al in 1999 ontdekten onderzoekers aanzienlijk meer pasgeboren neuronen in de hippocampi van muizen die toegang hadden tot een loopwiel dan in dieren die dat niet deden. Maar 20 jaar later proberen wetenschappers nog steeds te begrijpen waarom.
Een team van Australische en Duitse onderzoekers heeft één mechanisme ontdekt dat uitlegt hoe oefening neurogenese bij muizen stimuleert: de activiteit zorgt ervoor dat bloedplaatjes die in het bloed circuleren, factoren vrijgeven die de groei van neurale precursorcellen in de hippocampus stimuleren, rapporteren de onderzoekers vandaag (21 maart) ) in Stem Cell Reports.
“We weten allemaal over het positieve effect van lichaamsbeweging op de hersenen en andere orgaansystemen, maar wat het eigenlijke mechanisme is om nieuwe neuronproductie te bevorderen, is nog steeds een beetje een raadsel”, merkt Vince Tropepe op, die neurogenese studeert aan de Universiteit van Toronto en die niet betrokken was bij de studie. “Dit artikel is best interessant omdat ze een speler hebben geïdentificeerd – deze bloedplaatjes en van bloedplaatjes afkomstige factoren, die na oefening in het bloed circuleren – kunnen een rol spelen bij dit effect.”
De onderzoekers kwamen tot deze conclusie door een reeks experimenten waarbij muizen die vier dagen lang toegang hadden tot een loopwiel, werden vergeleken met controlemuizen die geen loopwiel hadden. Laboratorium-muizen lopen vrijwillig 10 kilometer per nacht, “wat overeenkomt met als een mens meer dan een marathon per dag lopen”, legt coauteur Tara Walker, een senior onderzoek medewerker van het Queensland Brain Instituut, uit.
Zij en haar collega’s gebruikten massaspectrometrie om te screenen op eiwitten in bloedplasma van de lopende muizen en identificeerden bijna 40 eiwitten met significant hogere niveaus dan in plasma geïsoleerd uit controlemuizen. Met behulp van bio-informatica analyse karakteriseerden ze drie belangrijke biologische routes waarin deze eiwitten zijn betrokken, die allemaal verband hielden met de functie van de bloedplaatjes. Bijkomend onderzoek van het bloed van de dieren toonde aan dat het aandeel geactiveerde bloedplaatjes, dat bepaalde receptoren op hun celoppervlak tot expressie bracht, steeg in het bloed van muizen die renden.
Om te zien of bloedplaatjes en de eiwitten, die ze afgeven, een impuls kunnen geven aan de neurogenese, heeft het team stamcellen uit het gyrus dentate deel van de muis-hippocampus gehaald – een van de twee belangrijkste locaties van neurogenese in het volwassen brein. Ze lieten deze cellen groeien in een gespecialiseerde neurosfeercultuur, waardoor het team van Walker het aantal neurale precursorcellen kon tellen dat zich vormde. Na het toevoegen van bloedplaatjesrijke media geïsoleerd uit de lopende dieren, zagen de onderzoekers een toename van het aantal neurosferen met bijna 150 procent, terwijl ze een toename van 136 procent waarnamen wanneer ze werden gekweekt met bloedplaatjes van controlemuizen.
Een neurosfeer is een kweeksysteem dat bestaat uit vrij zwevende clusters van neurale stamcellen.(Red.)
Het team voerde het omgekeerde experiment in vivo uit door een serum tegen bloedplaatjes in muizen in te spuiten die toegang hadden tot een loopwiel, om het aantal trombocyten te verminderen. Deze dieren vertoonden geen toename in neurale precursorcellen in hun hippocampi.
Plaatjesfactor 4.
Walker en haar collega’s voerden nog een aantal extra experimenten uit met een specifiek eiwit afgescheiden door bloedplaatjes, bloedplaatjesfactor 4, een van de hoogst opgereguleerde eiwitten in het plasma van muizen die rennen. Na een week lang het eiwit in de hippocampi van levende muizen te hebben geïnfuseerd, observeerden ze een bescheiden toename in onvolgroeide pasgeboren neuronen, terwijl muizen die een infusie met zoutoplossing kregen geen verschil ervoeren.
Walker zegt dat ze denkt dat plaatjesfactor 4 waarschijnlijk een van de vele bloedoverdraagbare factoren is die de bloed-hersenbarrière passeren en de neurogenese beïnvloeden. “We stellen voor dat lichaamsbeweging een hele reeks veranderingen veroorzaakt, en een daarvan is de afgifte van factoren door geactiveerde bloedplaatjes,” zegt ze. Dit kan groeifactoren omvatten waarvan bekend is dat ze worden vrijgegeven door bloedplaatjes, waarvan bij sommige eerder is aangetoond, dat het de proliferatie van neurale precursorcellen in de hippocampus kunnen beïnvloeden.
Zie ook; “How Exercise Reprograms the Brain”
Volgens Walker laten de resultaten zien hoe veelzijdig bloedplaatjes zijn. “Oorspronkelijk dachten ze dat ze betrokken waren bij stolselvorming voor als je wonden hebt, maar het lijkt nu dat ze veel meer functies hebben dan deze”, legt ze uit. Ander onderzoek heeft de rol aangetoond van bloedplaatjes bij immuniteit en ontsteking. Walker is vervolgens van plan om te onderzoeken of het positieve effect van bloedplaatjes op neurogenese zich vertaalt in voordelen voor cognitie in een muizenmodel van veroudering.
“Wie had gedacht aan bloedplaatjes die de neurogenese in de hersenen beïnvloeden?”, Vraagt Zurine Miguel Malaxechevarria, een postdoc aan Stanford University, wiens eigen onderzoek de effecten van sociale stress op neurogenese heeft onderzocht. Voor haar sluit het resultaat van dit onderzoek mooi aan bij eerdere bevindingen over lichaamsbeweging, bloedplaatjes en neurogenese. Onderzoekingen met menselijk bloed hebben eerder al aangetoond dat beweging bloedplaatjes kan activeren. Ook bleek al eerder uit experimenten bij muizen dat de neurogenese in vitro kan worden stimuleren door de activering van muizenbloedplaatjes na een blessure, merkt ze op. “Het samenvoegen van al deze stappen is een grote stap vooruit voor ons om te begrijpen hoe oefening neurogenese in de hersenen verandert.”
Speelt Lactaat ook een rol?
Voor Sama Sleiman, een assistent-professor aan de Libanese Amerikaanse universiteit die ook niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek, onderstreept de studie het idee dat factoren in het bloed de neurogenese in de hersenen kunnen bevorderen. Haar meest recente onderzoek suggereert dat lactaat, vrijgegeven door spieren tijdens inspanning, de expressie van een gen in de hippocampus van de muis induceert dat uiteindelijk geheugen en ruimtelijk leren verbetert.
“Ik denk echter dat we op moleculair niveau nog steeds meer werk te doen hebben”, zegt ze. Ze merkt op dat de effecten van bloedplaatjesfactor 4 op neurogenese relatief klein waren. Ze zegt dat ze graag meer experimenten zou zien over de andere eiwitten die door bloedplaatjes zijn vrijgegeven na inspanning en hun invloed op neurogenese om volledig te begrijpen hoe het mechanisme werkt.
“De realiteit is dat deze factoren nooit alleen werken,” vindt Tropepe, “omdat het voordeel van het hebben van meer neuronen na inspanning waarschijnlijk iets is dat gedurende vele, vele jaren van evolutie is gecultiveerd en er bestaan waarschijnlijk veel parallelle signaalpaden en interacterende signaalpaden die moeten worden gereguleerd. “
Zie “Hoe ervaring de volwassen neurogenese vormt”
Muizen zijn nog geen mensen
Een vraag die zich opdringt is of bloedplaatjes een vergelijkbare rol bij mensen spelen. Het is onduidelijk of nieuwe neuronen überhaupt in het volwassen menselijk brein groeien. Recente onderzoeken spreken elkaar tegen over de vraag of neurogenese in de menselijke hippocampus bij volwassenen detecteerbaar is.
Maar misschien spelen bloedplaatjes en de factoren die ze afgeven ook nog een rol in andere contexten, zoals leren en geheugen, of bij aandoeningen zoals depressie of de ziekte van Alzheimer, suggereert Sleiman. “Het opent de deur om nog zorgvuldiger te kijken naar verschillende hersen-gerelateerde processen.”
Referentie:
O. Leiter et al., “Exercise-induced activated platelets increase adult hippocampal precursor proliferation and promote neuronal differentiation,” Stem Cell Reports, doi:10.1016/j.stemcr.2019.02.009, 2019.
