Onderzoekers van de University of Virginia School of Medicine hebben een voorheen onbekend herstelproces in de hersenen ontdekt waarvan ze hopen dat het kan worden aangewend en verbeterd om hersenletsel gerelateerd aan aanvallen te behandelen.
Veelvoorkomende medicijnen om aanvallen te voorkomen werken niet bij ongeveer een derde van de epilepsiepatiënten, dus nieuwe en betere behandelingen voor dergelijk hersenletsel zijn hard nodig. De ontdekking van UVA identificeert een mogelijke weg, een die is geïnspireerd op de natuurlijke immuunrespons van de hersenen.
Met behulp van krachtige beeldvorming konden de onderzoekers voor het eerst zien dat immuuncellen, microglia genaamd, niet alleen beschadigd materiaal verwijderden na experimentele aanvallen, maar feitelijk beschadigde neuronen leken te genezen.
“Er is toenemende algemene steun voor het idee dat microglia zou kunnen worden gebruikt om aanvallen te verbeteren, maar direct, gevisualiseerd bewijs voor hoe ze dit zouden kunnen doen, ontbrak,” zei onderzoeker Ukpong B. Eyo, PhD, van UVA’s Department of Neuroscience, het UVA Brain Institute en UVA’s Centre for Brain Immunology and Glia (BIG). “Onze resultaten geven aan dat microglia misschien niet alleen puin opruimt, maar structurele ondersteuning biedt voor neuronale integriteit die implicaties kan hebben, zelfs buiten het bereik van aanvallen en epilepsie.”
Een verrassende reactie op aanvallen
De nieuwe bevindingen komen van een samenwerking van wetenschappers van UVA, Mayo Clinic en Rutgers University. Ze gebruikten een geavanceerde beeldvormingstechniek genaamd twee-fotonmicroscopie om te onderzoeken wat er in de hersenen van laboratoriummuizen gebeurde na ernstige aanvallen. Wat ze zagen was vreemd en onverwacht.
In plaats van simpelweg puin op te ruimen, begonnen de microglia zakjes te vormen. Deze zakjes slokten beschadigd materiaal niet op, zoals veel immuuncellen doen. In plaats daarvan begonnen ze te neigen naar gezwollen dendrieten – de takken van zenuwcellen die zenuwimpulsen doorgeven. Ze waren niet aan het verwijderen, realiseerden de wetenschappers zich; ze leken te genezen.
Deze vreemde kleine zakjes – de wetenschappers noemden ze “microgliale proceszakjes” – bleven urenlang hangen. Ze kromp vaak, maar ze deden duidelijk iets heilzaams omdat de dendrieten die ze als doelwit hadden er uiteindelijk beter en gezonder uitzagen dan de dendrieten die ze niet hadden.
“We vonden niet dat microglia de neuronale elementen in deze context ‘opeten’,” zei Eyo. “Integendeel, we zagen een sterke correlatie tussen deze interacties en een structurele resolutie van gewonde neuronen die wijzen op een ‘genezingsproces’.”
De nieuwe inzichten in de immuunrespons van de hersenen wijzen wetenschappers in veelbelovende nieuwe richtingen. “Hoewel deze bevindingen opwindend zijn, is er nog veel om op te volgen. De precieze mechanismen die de interacties reguleren, moeten bijvoorbeeld nog worden geïdentificeerd. Bovendien wordt op dit moment de ‘genezende’ functie gesuggereerd uit correlationele resultaten en er zijn meer definitieve studies nodig om de aard van de ‘genezing’ te certificeren, “zei Eyo. “Als deze vragen kunnen worden beantwoord, zullen ze een reden zijn voor het ontwikkelen van benaderingen om dit proces te verbeteren … in de context van aanvallen.”
Eyo heeft al twee subsidies ontvangen van in totaal bijna $ 5 miljoen van de National Institutes of Health om zijn studie van microglia voort te zetten. Met de financiering kan hij bestuderen hoe de immuuncellen de vaatfunctie helpen reguleren, wat belangrijk kan zijn bij ziekten zoals de ziekte van Alzheimer, en hun rol bij hersenhyperactiviteitsstoornissen zoals koortsstuipen die epilepsie kunnen veroorzaken.
“Met deze nieuwe financiering willen we graag de rol van microglia bij epileptische aandoeningen en vasculaire functie verduidelijken,” zei hij. “UVA’s voortdurende investering is dat neurowetenschappelijk onderzoek een geschikt huis biedt voor het onderzoek van ons laboratorium.”