Witte bloedcellen maken deel uit van ons immuunsysteem dat ons tegen ziektes beschermt. Of ze ook in de hersenen terug te vinden zijn, en wat ze daar dan zouden doen bleef tot nog toe een raadsel. Een internationaal team van wetenschappers onder leiding van professor Adrian Liston (VIB-KU Leuven centrum voor hersenonderzoek en Babraham Institute, VK) toont nu aan dat witte bloedcellen wel degelijk voorkomen in de hersenen van zowel muizen als mensen, en dat hun aanwezigheid essentieel is voor normale hersenontwikkeling. De resultaten verschijnen deze week in het prestigieuze vakblad Cell.
Onze hersenen worden als een versterkte burcht ommuurd door de bloed-hersenbarrière. Die moet vermijden dat stoffen die in onze bloedbaan circuleren zomaar in onze hersenen terechtkomen. Via de bloed-hersenbarrière worden onder strikte controle enkel welbepaalde stoffen uitgewisseld. De bloed-hersenbarrière schermt de hersenen ook af van ons immuunsysteem, dat de rest van ons lichaam patrouilleert om bijvoorbeeld bacteriële of virale indringers op te sporen en uit te schakelen. Precies daarom heeft het brein z’n eigen immuuncellen: microglia.
Foto : Adrian Liston
Toch blijken witte bloedcellen ook een rol te spelen bij verschillende hersenaandoeningen. Denk maar aan MS, alzheimer, parkinson of een beroerte. Hierbij gaat het wel telkens om ziek of ‘beschadigd’ hersenweefsel, waar mogelijk ook de bloed-hersenbarrière is aangetast. De vraag bleef dus of – en waarom – witte bloedcellen nu werkelijk aanwezig zijn in hersenen die normaal en gezond zijn.
Witte bloedcellen in de hersenen
Een interdisciplinair team van wetenschappers onder leiding van prof. Adrian Liston (VIB-KU Leuven, Babraham Institute) heeft nu een kleine maar belangrijke groep van T-helpercellen ontdekt in hersenweefsel afkomstig van muizen en van mensen. T-helpercellen zijn een specifiek type witte bloedcellen, gespecialiseerd in het scannen van celoppervlakken op aanwijzingen van infectie en in het op gang trekken van een aangepaste immuunreactie. Aan de hand van de laatste technologie konden de wetenschappers de T-helpercellen tot in detail bestuderen, inclusief hoe en wanneer ze in de hersenen terecht komen.
Dr. Emanuela Pasciuto (VIB-KU Leuven), postdoctoraal onderzoeker in het team van Liston benadrukt het belang van interdisciplinair onderzoek: “Om de rol van witte bloedcellen in het brein in kaart te brengen hebben we niet alleen expertise van immunologie, neurowetenschappen en microbiologie bij elkaar gebracht, maar ook van informatica en toegepaste wiskunde. Nieuwe benaderingen voor data-analyse stellen ons in staat om een veel dieper begrip te krijgen van de biologie van de witte bloedcellen die we in de hersenen hebben gevonden.”
Foto: Emanuela Pasciuto
Een evolutionaire rol
De onderzoekers stelden vast dat in muizenhersenen zonder T-helpercellen de ontwikkeling van de typische immuuncellen van het brein (de microglia) bleef hangen ergens tussen een foetale en volwassen ontwikkelingsstatus. De muizen zonder T-helpercellen in de hersenen vertoonden bovendien verschillende gedragsafwijkingen, wat wijst op een belangrijke rol voor de T-helpercellen bij de normale hersenontwikkeling. En als dat geldt voor muizen, zou hetzelfde dan ook waar zijn voor mensen?
“We zien dat de toestroom van immuuncellen in de hersenen bij de geboorte van muizen leidt tot een omslag in het ontwikkelingsproces,” zegt Liston. “Maar de zwangerschap bij mensen is veel langer dan bij muizen, en we weten niet wanneer de immuuncellen dan toekomen in het menselijk brein. Gebeurt het nog vóór de geboorte? Is het uitgesteld tot na de geboorte? Kan een verandering in de timing bijgedragen hebben aan de evolutie van de uitzonderlijke hersencapaciteit van mensen?”
De bevindingen openen een heel nieuw gamma aan vragen over de wisselwerking tussen ons brein en ons immuunsysteem. “We leren nog elke dag bij over hoe ons immuunsysteem ons brein kan beïnvloeden en vice versa. De twee zijn veel meer met elkaar verbonden dan we eerder dachten,” zegt Pasciuto.
Darmen en hersenen
De studie legt ook nieuwe verbanden tussen ons brein en onze darmflora, aldus Liston: “Heel wat neurologische aandoeningen worden in verband gebracht met bacteriën in onze darmen, maar zonder overtuigende verklaringen voor die connectie. Onze resultaten laten zien dat darmbacteriën witte bloedcellen kunnen beïnvloeden, die deze ‘informatie’ vervolgens mee nemen naar de hersenen. Dit zou de manier kunnen zijn waarop onze darmflora onze hersenen beïnvloeden. ”
De nieuwe resultaten dragen enorm bij tot de groeiende kennis over de rol van immuuncellen in de hersenen, zowel tijdens de normale ontwikkeling als bij verschillende ziekteprocessen.
Publicatie
Microglia require CD4 T cells to complete the fetal to adult transition, Pasciuto, Burton, Roca et al. Cell 2020
DOI: 10.1016/j.cell.2020.06.026
Vragen
Een doorbraak in onderzoek betekent niet hetzelfde als een doorbraak in de geneeskunde. De verwezenlijkingen van VIB-onderzoekers kunnen de basis vormen voor nieuwe therapieën, maar het ontwikkelingstraject neemt nog jaren in beslag. Dit kan veel vragen oproepen. Daarom vragen we u om in uw reportage of artikel te verwijzen naar het e-mailadres dat VIB hiervoor ter beschikking stelt. Iedereen kan er met vragen omtrent dit en ander medisch gericht onderzoek terecht: patienteninfo@vib.be.
Contact
Adrian Liston (VIB-KU Leuven, Babraham Institute)
Mail: adrian.liston@gmail.com
Tel.: +44 74 44 62 03 31
Emanuela Pasciuto (VIB-KU Leuven)
Mail: emanuela.pasciuto@kuleuven.vib.be
VIB-KU Leuven Centrum voor Hersenonderzoek
Het VIB-KU Leuven Centrum voor Hersenonderzoek onderzoekt hoe hersencellen georganiseerd zijn en hoe ze met elkaar communiceren. Deze mechanismen blootleggen, geeft inzichten in wat er mis gaat bij hersenaandoeningen, zoals alzheimer, parkinson, ALS en dystonie. Dit basiswerk moet uiteindelijk leiden tot nieuwe geneesmiddelen tegen deze ongeneeslijke aandoeningen.
VIB
Basisonderzoek in de levenswetenschappen, dat is de kernactiviteit van VIB. Enerzijds de grenzen verleggen van wat we weten over moleculaire mechanismen, hoe deze mechanismen levende wezens zoals mensen, dieren, planten en micro-organismen regelen, en anderzijds zorgen voor tastbare resultaten die bijdragen aan een betere samenleving. Gestoeld op een partnerschap met vijf Vlaamse universiteiten – UGent, KU Leuven, Universiteit Antwerpen, Vrije Universiteit Brussel en Universiteit Hasselt – en een stevig investeringsprogramma, bundelt VIB de expertise van 81 onderzoeksgroepen in één instituut. Het techtransfer-team van VIB vertaalt proactief biologische inzichten in nieuwe economische activiteiten die op hun beurt weer kunnen leiden tot nieuwe producten, medicijnen e.d. die kunnen gebruikt worden in de geneeskunde, landbouw en tal van andere toepassingen. VIB neemt ook actief deel aan het publieke debat over biotechnologie door het ontwikkelen en verspreiden van een breed scala aan wetenschappelijk onderbouwde informatie over alle aspecten van de biotechnologie. Meer info op www.vib.be.
KU Leuven
De KU Leuven werd opgericht in 1425 en is naast de oudste ook de meest innovatieve universiteit van Europa (Reuters). Met haar 58 000 studenten en meer dan 20 000 medewerkers is zij bovendien de grootste universiteit van België. Vijftien faculteiten bieden bachelor- en masteropleidingen aan op 10 locaties in Vlaanderen. De verschillende klemtonen en aanpak op de campussen zorgen voor een grote variatie in het onderwijsaanbod. De opleidingen zijn gebaseerd op het onderzoek van meer dan 7000 wetenschappers. Als medeoprichter van de League of European Research Universities (LERU) is KU Leuven zowel nationaal als internationaal een toonaangevende onderzoeksinstelling. Meer informatie: www.kuleuven.be
Babraham Institute
https://www.babraham.ac.uk/
Manon Van Nuffel – Jr. Communications Assistant VIB Rijvisschestraat 120 – 9052 Ghent – Belgium
Tel. +32 9 244 66 11
