Drie Duitse wetenschappers zijn er als eersten in geslaagd om de buitenwippers van het brein, de microglia, te volgen op hun patrouillerondes. 'Over wat die immuuncellen in een gezond brein uitvoeren, bestonden tot nog toe alleen hypotheses. Nu zien we hen voor het eerst ook echt bezig, en de manier waarop is fenomenaal', zegt neuroloog Wim Robberecht.
Onze hersenen bestaan uit neuronen of zenuwcellen, astrocyten en microglia", legt Wim Robberecht, hoofd van de afdeling experimentele neurologie aan de KU Leuven, uit. Onderzoekers maakten gebruik van genetisch gemanipuleerde muizen om de raadselachtigste der hersencellen, de microglia, voor het eerst op beeld vast te kunnen leggen. Vandaag verschijnen de conclusies en foto's van hun onderzoek in het gerenommeerde wetenschappelijke tijdschrift Science.
"Het onderzoek van het Duitse Max Planck-instituut bevestigt de hypotheses die wetenschappers de jongste jaren over de microglia naar voren hebben geschoven", zegt Robberecht. "Wat de studie zo buitengewoon bijzonder maakt is dat we de werking van de microglia door de gebruikte revolutionaire technologie - de two foton imaging - met eigen ogen kunnen volgen. Die technologie, die in de neurologie volop in opmars is, biedt twee grote voordelen: je kunt in vivo (met levend weefsel) werken in plaats van met preparaten, en er driedimensionale schattingen mee doen."
De eerste verdedigingslinie van onze hersenen blijkt een drukke agenda te hebben. "We wisten al dat de microglia meteen in actie treden bij kleine hersenletsels", zegt neuroloog Robberecht. "Die immuuncellen worden na hersenbeschadigingen of -verwondingen door tumors, herseninfarcten, kwetsuren en degeneratieve ziekten als MS of alzheimer onmiddellijk gemobiliseerd, maar de manier waarop het hier op foto wordt getoond, is buitengewoon", aldus de neuroloog.
Immuunhersencellen hebben een staafvormig lichaam met daaraan dunne en sterk vertakte symmetrische uitsteeksels. Die takken of armen van de microglia leven niet erg lang: gemiddeld houden ze het amper 3,9 minuten uit. De cellichaampjes van de microglia verroeren nauwelijks, maar de voortdurend uitstulpende en terugtrekkende uitsteeksels zijn erg beweeglijk en veranderen het uitzicht van de cel ononderbroken. Net zoals de blubber in een lavalamp rekken en strekken ze zich voortdurend, om dan plots weer opgenomen te worden in het cellichaam. Zelfs als de microglia verondersteld worden 'in rusttoestand' te verkeren, speuren ze blijkbaar constant hun omgeving af met hun extreem wendbare en veranderlijke uitsteeksels, op zoek naar afgestorven cellen die opgeruimd moeten worden of kwetsuren die hersteld en verdedigd moeten worden.
Toen de hersen-bloedbarričre tijdens de studie bij bepaalde proefdieren doorbroken werd, reageerden de microglia annex huisbewaarders alert: de uitsteeksels van de omliggende microglia zwiepten meteen de richting van de beschadigde plek uit. Ze staakten hun patrouille en schermden de plaats van de kwetsure met zijn allen af. Normaal reageren alleen immuuncellen uit de nabije omgeving op de noodkreet, maar hoe ernstiger het hersenletsel, hoe meer microgliale cellen ter hulp schieten.
Op de uiterste uiteinden van de uitsteeksels staan vaak nog kleinere uitwassen met bolvormige uiteinden, wat bewijst dat overtollig weefsel of lekkend bloed door de microgliale schoonmaakploeg wordt opgeslokt. "We zagen zelf een paar keer hoe afgestorven cellen werden verzwolgen door de microglia", schrijven de onderzoekers in hun verslag voor Science. De staarten en sprieten van de immuuncellen staan in rechtstreeks contact met aders, neuronen en astrocyten en wisselen zo informatie met elkaar uit.
Per uur blijken alle microglia samen ongeveer 15 procent van de totale herseninhoud te screenen; om de paar uur beginnen ze dus weer helemaal van vooraf aan. "Microglia staan hoog op onze agenda", zegt dokter Robberecht. "Eigenlijk begrijpen we pas de jongste tijd wat voor een belangrijke rol die cellen spelen in het zenuwstelsel. Toen ik geneeskunde studeerde, werden ze afgedaan als relatief oninteressante immuuncellen, maar ondertussen weten we wel beter."
"Wat ons werk bemoeilijkt, is dat microglia zowel positieve als negatieve eigenschappen hebben: ze zijn onmisbaar in het normale zenuwstelsel, maar tegelijk ook schadelijk en medeverantwoordelijk voor bepaalde ziekten die onze grijze cellen doen aftakelen. Zes weken geleden bijvoorbeeld hebben Zwitserse onderzoekers een aantal muizen zodanig genetisch gemanipuleerd dat de microglia uitgeschakeld werden, en die muizen bleken minder vaak ms te hebben. Muizen die aan multiple sclerose lijden, hebben trouwens opvallend veel van die cellen in hun brein. Die ambiguďteit maakt het moeilijk, maar ook intrigerend: op acute momenten kunnen de microglia schade toebrengen aan de hersens, maar nadien zijn ze vaak nodig om de boel schoon te maken."
Drie keer per dag kuisen de microglia de totale herseninhoud
"Het onderzoek van het Duitse Max Planck-instituut bevestigt de hypotheses die wetenschappers de jongste jaren over de microglia naar voren hebben geschoven", zegt Robberecht. "Wat de studie zo buitengewoon bijzonder maakt is dat we de werking van de microglia door de gebruikte revolutionaire technologie - de two foton imaging - met eigen ogen kunnen volgen. Die technologie, die in de neurologie volop in opmars is, biedt twee grote voordelen: je kunt in vivo (met levend weefsel) werken in plaats van met preparaten, en er driedimensionale schattingen mee doen."
De eerste verdedigingslinie van onze hersenen blijkt een drukke agenda te hebben. "We wisten al dat de microglia meteen in actie treden bij kleine hersenletsels", zegt neuroloog Robberecht. "Die immuuncellen worden na hersenbeschadigingen of -verwondingen door tumors, herseninfarcten, kwetsuren en degeneratieve ziekten als MS of alzheimer onmiddellijk gemobiliseerd, maar de manier waarop het hier op foto wordt getoond, is buitengewoon", aldus de neuroloog.
Immuunhersencellen hebben een staafvormig lichaam met daaraan dunne en sterk vertakte symmetrische uitsteeksels. Die takken of armen van de microglia leven niet erg lang: gemiddeld houden ze het amper 3,9 minuten uit. De cellichaampjes van de microglia verroeren nauwelijks, maar de voortdurend uitstulpende en terugtrekkende uitsteeksels zijn erg beweeglijk en veranderen het uitzicht van de cel ononderbroken. Net zoals de blubber in een lavalamp rekken en strekken ze zich voortdurend, om dan plots weer opgenomen te worden in het cellichaam. Zelfs als de microglia verondersteld worden 'in rusttoestand' te verkeren, speuren ze blijkbaar constant hun omgeving af met hun extreem wendbare en veranderlijke uitsteeksels, op zoek naar afgestorven cellen die opgeruimd moeten worden of kwetsuren die hersteld en verdedigd moeten worden.
Toen de hersen-bloedbarričre tijdens de studie bij bepaalde proefdieren doorbroken werd, reageerden de microglia annex huisbewaarders alert: de uitsteeksels van de omliggende microglia zwiepten meteen de richting van de beschadigde plek uit. Ze staakten hun patrouille en schermden de plaats van de kwetsure met zijn allen af. Normaal reageren alleen immuuncellen uit de nabije omgeving op de noodkreet, maar hoe ernstiger het hersenletsel, hoe meer microgliale cellen ter hulp schieten.
Op de uiterste uiteinden van de uitsteeksels staan vaak nog kleinere uitwassen met bolvormige uiteinden, wat bewijst dat overtollig weefsel of lekkend bloed door de microgliale schoonmaakploeg wordt opgeslokt. "We zagen zelf een paar keer hoe afgestorven cellen werden verzwolgen door de microglia", schrijven de onderzoekers in hun verslag voor Science. De staarten en sprieten van de immuuncellen staan in rechtstreeks contact met aders, neuronen en astrocyten en wisselen zo informatie met elkaar uit.
Per uur blijken alle microglia samen ongeveer 15 procent van de totale herseninhoud te screenen; om de paar uur beginnen ze dus weer helemaal van vooraf aan. "Microglia staan hoog op onze agenda", zegt dokter Robberecht. "Eigenlijk begrijpen we pas de jongste tijd wat voor een belangrijke rol die cellen spelen in het zenuwstelsel. Toen ik geneeskunde studeerde, werden ze afgedaan als relatief oninteressante immuuncellen, maar ondertussen weten we wel beter."
"Wat ons werk bemoeilijkt, is dat microglia zowel positieve als negatieve eigenschappen hebben: ze zijn onmisbaar in het normale zenuwstelsel, maar tegelijk ook schadelijk en medeverantwoordelijk voor bepaalde ziekten die onze grijze cellen doen aftakelen. Zes weken geleden bijvoorbeeld hebben Zwitserse onderzoekers een aantal muizen zodanig genetisch gemanipuleerd dat de microglia uitgeschakeld werden, en die muizen bleken minder vaak ms te hebben. Muizen die aan multiple sclerose lijden, hebben trouwens opvallend veel van die cellen in hun brein. Die ambiguďteit maakt het moeilijk, maar ook intrigerend: op acute momenten kunnen de microglia schade toebrengen aan de hersens, maar nadien zijn ze vaak nodig om de boel schoon te maken."
Drie keer per dag kuisen de microglia de totale herseninhoud
