Biologen van Harvard hebben ongebruikelijke kanalen ontdekt die het beenmerg in de dikte van de schedel verbinden met hersenweefsel, wat kan verklaren hoe immuuncellen de hersenen binnendringen wanneer er een ontsteking ontstaat. Hun bevindingen werden gepresenteerd in het tijdschrift Nature Neuroscience.
“We zijn van plan te onderzoeken hoe deze kanalen de ontwikkeling van de ziekte van Alzheimer, beroertes, hypertensie en andere aandoeningen die verband houden met ontstekingsprocessen, beïnvloeden. Bovendien kunnen ze worden gebruikt om medicijnen rechtstreeks aan de hersenen af te geven”, zegt Mathias Nahrendorf van de Harvard University (VS).
Onneembare vesting
Onze hersenen zijn geïsoleerd van de rest van het lichaam door de zogenaamde bloed-hersenbarrière (BBB) - een dichte laag van speciale astrocytcellen die alle bloedvaten van de hersenen omringen en er niets in laten behalve zuurstof en voedingsstoffen.
Zoals de wetenschappers uitleggen, is deze barrière geen monolithische muur, maar een reeks eigenaardige "bakstenen" cellen waartussen zich kleine kanalen bevinden, de zogenaamde nauwe contacten. Onlangs hebben biologen ontdekt dat deze contacten onder bepaalde omstandigheden kunnen uitzetten en de hersenen kunnen helpen zich te ontdoen van afval.
Narendorf en zijn collega's ontdekten per ongeluk een andere mogelijke "achterdeur" voor infecties of immuuncellen om het menselijk brein binnen te dringen, door te bestuderen hoe het immuunsysteem van muizen reageerde op verschillende vormen van beroertes veroorzaakt door chirurgie of chemie.
Zijn team was, zoals de bioloog opmerkt, geïnteresseerd in waar de kleine lichaampjes vandaan komen, de eersten die reageerden op vasculaire schade en hersenbloeding. Om deze vraag te beantwoorden, injecteerden ze in verschillende delen van het beenmerg, waar neutrofielen worden gevormd, immuuncellen met "snelle respons", een speciale verf die ze in verschillende kleuren deed gloeien, en volgden hun migraties.
Promotie video:
Tot grote verbazing van Narendorf waren het niet de immuunlichamen die zich vormden in het scheenbeen, de belangrijkste "fabriek" van dergelijke cellen, maar hun "neven" die ontstonden in de botten van de schedel die als eerste de beschadigde bloedvaten van de hersenen van muizen binnendrongen.
"Dienstingang" van de hersenen
Zoiets werd voorheen als onmogelijk beschouwd, omdat biologen geloofden dat cellen die in de schedel ontstaan, niet door de BBB kunnen sijpelen en in de hersenen kunnen komen. In een poging te begrijpen hoe dit gebeurde, bestudeerden de auteurs van het artikel in detail de structuur van de grens tussen de schedel en zijn binnenkant.
“We keken vanuit alle mogelijke hoeken naar de botten van de schedel en probeerden te begrijpen hoe neutrofielen de hersenen konden binnendringen. Verrassend genoeg vonden we veel microscopisch kleine kanalen die het beenmerg rechtstreeks met de hersenen verbinden,”vervolgt Narendorf.
Verdere waarnemingen van deze kanalen toonden aan dat cellen er alleen doorheen bewegen als er een infectie in de hersenen optreedt of als de bloedvaten tijdens beroertes worden beschadigd. In andere gevallen komen neutrofielen niet de hersenen binnen, maar in de bloedvaten die de botten van de schedel voeden, en verspreiden ze zich door de rest van het lichaam.
Vergelijkbare structuren, die ongeveer vijf keer groter zijn, zijn ook aanwezig in de menselijke schedel. Ze kunnen, zoals wetenschappers suggereren, niet alleen neutrofielen doorgeven, maar ook andere soorten cellen die nog moeten worden ontdekt en bestudeerd.
Door ze te observeren, hopen biologen van Harvard, kunnen we begrijpen hoe verschillende ontstekingen in de hersenen voorkomen en hoe ze in verband kunnen worden gebracht met neurodegeneratieve en auto-immuunziekten.
