Lange tijd werd gedacht dat microgliacellen maar matig succesvolle immuuncellen in de hersenen waren. Pas in het begin van de jaren negentig werd ontdekt dat zij ons zenuwstelsel actief vormgeven. In de eerste levensjaren knippen ze zwakke verbindingen door om het netwerk van zenuwcellen te verfijnen. Op deze manier worden waarnemingen permanent verankerd in de hersenen. Maar microgliacellen blijken ook een grote rol te spelen bij de verjonging van het brein. Daardoor zou je uiteindelijk een traumatische ervaring kunnen wissen.
Het netwerk dat de zenuwcellen verbindt en herinneringen opslaat is het perineuronale netwerk. Het is bijzonder aanpasbaar in deze vroege ontwikkelingsfase en veel vrijer dan later in de volwassenheid.
In de vroege kinderfase zijn de microgliacellen in een reactieve toestand. Later nemen ze een waarnemersrol op zich. De overgang is vloeiend, maar is ook duidelijk in de vorm van de cellen. In de waarnemingsmodus lopen microglia als wortels door de gezonde hersenen en controleren de functies ervan. Reactieve microglia nemen een bolronde vorm aan en omgeven het weefsel dat zij afbreken.
Ketamine
De neurowetenschappers Professor Sandra Siegert, die aan het Institute of Science and Technology (IST) Oostenrijk doceert en onderzoek doet, wil de rol van microglia in de gezonde en de zieke hersenen begrijpen om nieuwe therapeutische fora mogelijk te maken. Reeds vier jaar geleden leidde een experiment van haar team tot een sensationeel resultaat. De onderzoekers verdoofden de muizen met ketamine. Dat is een belangrijk geneesmiddel in de chirurgie dat onlangs ook is goedgekeurd voor gebruik in de psychiatrie. Daarbij ontdekten zij dat microgliacellen in de muizenhersenen zeer reactief worden.
Ook interessant: Vinden van de oorzaak van Alzheimer stap dichterbij
De onderzoekers wisten dat microgliacellen ook synapsen en hele neuronen kunnen opeten. Een fenomeen dat vaak voorkomt in de late stadia van de ziekte van Alzheimer. Dus in het begin verbaasde alleen de kracht van de reactie hen. Maar toen zij zagen dat de microgliacellen het perineuronale netwerk opaten en niet de neuronen en synapsen zoals verwacht, ging een gejuich op. Na slechts drie behandelingen werd een significant verlies van het perineuronale netwerk waargenomen. Als gevolg daarvan verdwijnen de blokkades en is het weer ontvankelijk voor nieuwe input en synapsen.
Lichttherapie
Onlangs pasten de onderzoekers een andere procedure toe die hen opnieuw grote opwinding veroorzaakte. Zij behandelden de muizen met licht dat 60 keer per seconde flikkert. Zo slaagden ze erin ook op deze manier het perineuronale netwerk te deblokkeren. Een effect dat kan worden verklaard door de communicatie van de neuronen, die elektrische impulsen naar elkaar zenden.
Deze impulsen worden zodanig gecoördineerd dat er golven van signalen ontstaan – zogenaamde hersengolven. Deze golven kunnen worden beïnvloed door uitwendige zintuiglijke indrukken, bijvoorbeeld door licht dat in de ogen schijnt. Er is dus een precieze coördinatie tussen verschillende hersengolven en de activiteit van microglia, zo ontdekten de onderzoekers.
Traumata overschrijven
Deze resultaten kunnen de basis vormen voor een therapeutisch middel dat op de mens kan worden overgebracht. Door de plasticiteit van de hersenen te herstellen, zou men mogelijk traumatische ervaringen kunnen overschrijven en posttraumatische stressstoornis kunnen behandelen. “Maar we zijn heel voorzichtig, want er kan ook iets traumatisch gebeuren in dit vormingsvenster”, waarschuwt de neurowetenschapper.
Het onderzoek staat nog in de kinderschoenen. Op dit moment voeren de onderzoekers gedragsstudies uit op muizen om te zien of lichttherapie gepaard gaat met negatieve gevolgen. Siegert: “Tot nu toe lijkt het tegendeel het geval te zijn. De muizen lijken beter te presteren. Wij onderzoeken dus of een bepaalde stimulatielengte en een bepaald aantal herhalingen bepalend zijn voor positieve, maar ook voor eventuele negatieve gevolgen.”
Dan is er nog de kwestie van uit te vinden waar bepaalde herinneringen zijn opgeslagen. Vaak echter strekt een complex netwerk van neurale circuits zich uit over veel verschillende hersengebieden. Door een specifieke frequentie af te stemmen, zou het mogelijk kunnen worden het gehele netwerk van onderling verbonden neuronen te moduleren.
De onderzoekers speculeren ook nog over het type van mogelijk therapeutisch middel. “Er zouden verschillende mogelijkheden zijn om lichttherapieën te combineren met gedragstherapie. Wij denken dat we in deze combinatie alleen maar positieve effecten zullen zien.”
Het zou kunnen werken zoals een daglichtlamp of een lichttherapiebril. Maar er zijn andere mogelijke toepassingen voor deze behandelingen. Een daarvan is amblyopie, een visuele stoornis die wordt veroorzaakt door een onevenwichtige visuele input tijdens de ontwikkeling van de kinderjaren. Als het niet behandeld wordt, leidt het tot permanent verlies van het gezichtsvermogen. Een ander onderwerp dat de onderzoekers willen onderzoeken zijn de moleculaire mechanismen achter hun ontdekking, die nog niet volledig worden begrepen.
Minimaal invasief
Zeker is dat de methoden een voordeel hebben ten opzichte van bestaande benaderingen om het perineuronale netwerk te verwijderen. Zowel 60-hertz lichtflikkering als ketaminebehandeling zijn eenvoudig en minimaal invasief. Daarentegen is enzymatische verwijdering met het enzym chondroïtinase ABC enorm invasief en tijdrovend. Een strategie met enkele beperkingen die een therapeutische toepassing in de weg staan, legt Siegert uit. Om te beginnen moet het enzym rechtstreeks in de hersenen worden geïnjecteerd, omdat het de bloed-hersenbarrière niet kan passeren. Daar breekt het de hele extracellulaire matrix af en niet alleen specifiek het perineuronale netwerk. Bovendien duurt de afbraak van de extracellulaire matrix verscheidene maanden, waardoor de hersenen overgevoelig zouden kunnen worden.
Ook interessant: Bloedtest kan Alzheimer al in vroeg stadium vaststellen
Publicatie
De restate van het onderzoek zijn gepubliceerd in het vaktijdschrift Cell Reports: Microglia enable mature perineuronal nets disassembly upon anesthetic ketamine exposure or 60-Hz light entrainment in the healthy brain.
