Onderzoek kan de weg openen voor de behandeling van verschillende vormen van verworven epilepsie en aanvallen die het gevolg zijn van hersenschade veroorzaakt door trauma, infectie of tumoren in de hersenen.
Sinds 1893 zijn wetenschappers zich bewust van mysterieuze structuren die perineuronale netwerken worden genoemd die rond neuronen zijn gewikkeld, maar de functie van deze netwerken bleef onbekend. Een groep wetenschappers van de Universiteit van Virginia onder leiding van Harald Sontheimer (Harald Sontheimer) heeft echter vastgesteld dat deze netwerken elektrische impulsen in de hersenen moduleren. Bovendien ontdekten ze dat aanvallen kunnen optreden wanneer netwerken oplossen. De resultaten van het werk zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.
De onderzoekers deden deze ontdekking aanvankelijk bij muizen die leden aan epilepsie veroorzaakt door een dodelijke hersenkanker, glioblastoom genaamd, waarvan het eerste symptoom vaak toevallen zijn. Glioblastoom is de enige kanker die in de ruimte kan groeien. Omdat de schedel blokkeert dat de kanker naar buiten uitzet, produceert de tumor een overmaat van een exciterende chemische neurotransmitter (glutamaat) die nabijgelegen gezonde cellen doodt om ruimte te maken voor groei.
Naast glutamaat scheidt de tumor een enzym af dat de omringende extracellulaire matrix vernietigt, een gelachtige substantie die hersencellen op hun plaats houdt. Glioblastomen zijn zeer kankerachtig en het is bekend dat ze zich in het lichaam kunnen verspreiden. Het uitgescheiden enzym is een soort mes dat kankercellen doorsnijdt, waardoor ze vrij kunnen bewegen.
Tot hun verbazing zagen wetenschappers ook hoe het enzym de perineuronale netwerken aanvalt die rond GABA-remmende neuronen (Gamma-aminoboterzuur) zijn gewikkeld, die epileptische aanvallen helpen voorkomen.
De Italiaanse neurowetenschapper Camillo Golgi ontdekte voor het eerst perineuronale netwerken in 1893, maar toen begreep hij hun functie verkeerd. Golgi noemde de netwerken een "korset" en zei dat ze hoogstwaarschijnlijk de uitwisseling van berichten tussen neuronen verstoorden. Het onderzoek van Sontheimer weerlegt dit. De wetenschapper ontdekte daarentegen dat netwerken berichtenuitwisseling ondersteunen. Neuronen bedekt met perineuronale mazen hebben een lagere membraancapaciteit en het vermogen om elektrische lading op te slaan, wat betekent dat ze een puls kunnen afgeven en tot twee keer sneller kunnen opladen dan niet-genetwerkte neuronen.
Wanneer ze plotseling hun perineurale netwerken verliezen, kunnen de resultaten rampzalig zijn: door dit enzym toe te passen op hersenen zonder tumor, zagen wetenschappers dat de zeer enzymatische afbraak van de perineurale netwerken voldoende was om aanvallen uit te lokken - zelfs als de neuronen intact bleven.
Onderzoekers richten zich nu op hoe perineurale netwerken kunnen spelen bij andere vormen van verworven epilepsie - zoals door een hoofdletsel of een herseninfectie - waardoor ze dichter bij de ontwikkeling van een effectief medicijn komen.
Promotie video:
“We hebben het 125 jaar oude mysterie van neurologie opgelost! Dat is wat basiswetenschap is: een open en opmerkzame geest houden en oude en nieuwe vragen beantwoorden”, zegt Sontheimer.
Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie lijden wereldwijd meer dan 50 miljoen mensen aan epilepsie, van wie een derde niet vatbaar is voor bekende anti-epileptische behandelingen.
Dmitry Mazalevsky
