Wetenschappers van de University of Maryland School of Medicine (UMSOM) hebben voor het eerst ontdekt dat ontstekingen de ontwikkeling van kwetsbare hersencellen veranderen en zo in verbinding kunnen staan met neurologische ontwikkelingsstoornissen.
Het cerebellum in ontwikkeling
Met behulp van eencellige genomica werden de hersenen bestudeerd van kinderen die stierven aan ontstekingsaandoeningen, zoals bacteriële of virale infecties of astma, en van kinderen die stierven door een plotseling ongeval. Het bleek dat ontstekingen in de vroege kinderjaren verhinderen dat specifieke neuronen in het cerebellum volledig volwassen worden. Het cerebellum is een hersengebied dat verantwoordelijk is voor motorische controle en hogere cognitieve functies die worden gebruikt op het gebied van taal, sociale vaardigheden en emotionele regulatie.
‘We hebben naar het cerebellum gekeken omdat het een van de eerste hersengebieden is dat zich begint te ontwikkelen en een van de laatste die zijn volwassenheid bereikt. Maar er is nog steeds weinig onderzoek naar gedaan’, zegt Seth Ament, PhD, IGS-wetenschapper en universitair hoofddocent bij de afdeling Psychiatrie bij UMSOM. ‘Met de vrij nieuwe technologie van single-nucleus RNA-sequencing kunnen we op celniveau kijken naar veranderingen in de hersenen.’
Dr. McCarthy voegt eraan toe: ‘Dit is nog nooit eerder gedaan in deze leeftijdsgroep en in de context van ontstekingen. De gen-expressie in de kleine hersenen van kinderen met een ontsteking was opmerkelijk consistent.’
De onderzoekers onderzochten gedoneerd post-mortem hersenweefsel van 17 kinderen die stierven toen ze één tot vijf jaar oud waren. Acht door aandoeningen waarbij ontstekingen betrokken waren en negen door ongelukken. Bij geen van de donoren was vóór het overlijden een neurologische aandoening vastgesteld. De twee groepen waren vergelijkbaar wat betreft leeftijd, geslacht, ras/etniciteit en tijd sinds overlijden. Deze unieke hersenweefselmonsters zijn gedurende vele jaren verzameld door UMSOM-onderzoekers van de University of Maryland Brain and Tissue Bank en de Maryland Brain Collection van het Maryland Psychiatric Research Center.
Golgi- en Purkinje neuronen
Uit de studie bleek dat twee specifieke, maar zeldzame typen neuronen van het cerebellum het meest kwetsbaar waren voor hersenontsteking: de Golgi- en Purkinje-neuronen. Op eencellig niveau vertoonden deze twee soorten neuronen een voortijdige verstoring van hun rijping.
‘Hoewel ze zeldzaam zijn, hebben deze neuronen kritieke functies’, aldus Ament. ‘Tijdens de ontwikkeling vormen de Purkinjecellen de verbinding tussen het cerebellum en andere regio’s in het brein die betrokken zijn bij cognitie en emotionele controle. De Golgi-cellen coördineren dan weer de communicatie tussen de verschillende cellen van het cerebellum.’
Genen en omgeving
Zoals bij veel ziekten dragen zowel de genetica als de omgeving (in dit geval ontstekingen) waarschijnlijk bij aan het risico op het ontwikkelen van deze aandoeningen. Daarom is het van cruciaal belang om de rol van specifieke cellen in de hersengebieden te begrijpen en hoe ze interageren met genen om de hersenfunctie te beïnvloeden. Dit is belangrijk voor het vinden van behandelingen voor hersenaandoeningen, zoals ASS en schizofrenie, maar ook voor dementie, de ziekte van Parkinson en stoornissen in het gebruik van middelen.
‘Deze studie is een van de eerste die aantoont dat veranderingen in de genexpressie tijdens ontstekingen de weg kunnen plaveien voor latere cellulaire disfunctie, zoals het verminderen van de synaptische connectiviteit of het veranderen van het energiemetabolisme’, zegt UMSOM-decaan Mark Gladwin. ‘Het is van cruciaal belang om deze mechanismen en veranderingen op cellulair niveau tijdens de hersenontwikkeling te begrijpen, in de hoop dat we op een dag behandelingen voor neurologische ontwikkelingsstoornissen kunnen ontwikkelen.’
Bron: medschool.umaryland.edu
