Neutrofielen (weergegeven in blauw) zijn immuun cellen die helpen om te genezen van de hersenen.Afbeelding: Aronowski lab van de Universiteit van Texas Health Science Center, Houston
Het is niet elke dag dat wetenschappers vinden een geheel nieuw aspect van de menselijke anatomie, maar een studie die deze week gepubliceerd in Nature Neuroscience is het leveren van precies dat, een beschrijving van een eerder onbekende netwerk van tunnels gelegen tussen de schedel en de hersenen.
In de muizen, de nieuw ontdekte tunnels, of vasculaire kanalen, zorgen voor het snelle vervoer van immuun cellen hersenletsel veroorzaakt door een beroerte of een andere hersenstoornissen. De tunnels werden ontdekt door Matthias Nahrendorf, een professor aan de Harvard Medical School en het Massachusetts General Hospital in Boston en zijn collega ‘ s als zij waren het bestuderen van de manier beenmerg produceert en distribueert immuun cellen in het hele lichaam. Belangrijker is dat het dezelfde anatomische kenmerken waren ook aanwezig in de mens. Het is vrij waarschijnlijk dat deze vasculaire kanalen vergemakkelijken dezelfde helende werking bij de mens als in muizen, maar toekomstig onderzoek zal nodig zijn om dit te bewijzen.
Rode bloedcellen en andere afweercellen worden geproduceerd in onze beenmerg is een sponzig weefsel dat zich in onze botten. Deze afweercellen ons helpen om af te weren infecties en blessures te genezen, of deze verwondingen gebeuren in onze benen, handen, romp, of zelfs de hersenen. In feite, immuun-cellen geproduceerd in onze armen en benen kunnen reizen via de bloedbaan om beschadigd weefsel in de hersenen. Dat gezegd hebbende, hebben de wetenschappers vroegen zich af of deze afweercellen worden geproduceerd en verspreid in het beenmerg van het hele lichaam, of in bepaalde gebieden. De nieuwe studie is een poging om het antwoord op deze vraag te stellen.
Om meer te leren over dit fysiologische proces, Nahrendorf ‘ s team gebruikte cel-specifieke kleurstoffen in muizen, waardoor ze visueel volgen de beweging van immuun cellen door het lichaam. In het bijzonder, ze wilde weten of, na een beroerte, immuuncellen die rush naar de hersenen kwam uit beenmerg in de schedel, of als ze waren van de tibia, een groot bot bekend voor het produceren van immuun cellen (zowel in muizen als in mensen), of beide. De onderzoekers aangescherpt in op een bepaald type van immuun cel die bekend staat als de neutrofielen, die bekend zijn om heel vroeg op letsel sites.
Na het induceren van een beroerte in de muizen, de onderzoekers keken als de schedel meer neutrofielen aan de benadeelde hersenweefsel dan de tibia. Maar wanneer een hart aanval werd geïnduceerd, de schedel en de tibia ingezaaid het hart met neutrofielen in vergelijkbare verhoudingen.
Ook, zes uur na de beroerte, beenmerg in de schedel was veel meer uitgeput van de neutrofielen dan het merg in de tibia. Dit suggereert dat de schedel van het beenmerg releases meer cellen op de site van een hersenletsel in het geval van een beroerte, en dat beenmerg door het hele lichaam niet gelijkmatig verspreiden van immuun cellen voor de behandeling van beschadigd weefsel. Deze waarnemingen ook betekenen dat de benadeelde hersenen een of andere manier is de communicatie met het beenmerg in de schedel te vergemakkelijken en de snelle reactie. De onderzoekers zeggen dat een molecuul bekend als SDF-1 is het waarschijnlijk agent in deze samenwerking, instelling uit een gelokaliseerde immuunrespons.
Dit is een erg cool vinden op zijn eigen, maar het wordt nog beter. Gewapend met deze observaties van de onderzoekers vervolgens getracht te achterhalen hoe de neutrofielen waren aangekomen in het aangedane weefsel. Met behulp van hoge-resolutie scanners, microscopen, de wetenschappers waargenomen neutrofielen bewegen door eerder ontdekte tunnels in de schedels van muizen. Deze kleine kanalen aangesloten het merg direct met de buitenste bekleding van de hersenen, bekend als de hersenvliezen. Vóór deze ontdekking, wetenschappers hadden waargenomen grotere aders doorlopen van de schedel, maar niet van deze kleine kanalen koppelen van het beenmerg holten naar de hersenvliezen.
“Misschien wel de kanalen werden gemist door andere wetenschappers omdat ze klein zijn,” Nahrendorf vertelde Gizmodo. “Je moet kijken voor hen met een hoge resolutie CT-of microscopie om ze te vinden. Microcopy wordt zelden gedaan op het bot, want het is technisch uitdagend.”
Normaal gesproken stroomt het bloed via deze kanalen van de binnenste delen van de schedel naar het beenmerg. Na een beroerte, echter, de neutrofielen waren te zien bewegen in de tegenovergestelde richting, op reis naar het beschadigde weefsel.
Nog belangrijker is, vergelijkbaar vasculaire kanalen werden ook aangetroffen in scans gemaakt van menselijke schedels (deze scans werden verworven tijdens de operatie). De kanalen te zien in de menselijke schedels waren vijf keer groter in diameter dan de enen zien in muizen. In termen van de functie, de werking van de immuun cellen die zich door de vasculaire kanalen werden alleen waargenomen bij muizen. Bewijzen dat het werkt op dezelfde manier bij mensen als bij muizen, maar lastig.
“We kunnen niet met dit type van de microscopie in de mens omdat onze schedels zijn te dik,” Nahrendorf uitgelegd aan Gizmodo. “Ik ben nu aan het denken over hoe om te gaan met de vraag van de vertaalbaarheid [tussen muizen en mensen], die is belangrijk. Het is op onze lijst, maar ik heb geen antwoord nog.”
Naast deze uitdaging, Nahrendorf ‘ s team is in de hoop om het identificeren van andere types van cellen die kunnen reizen door deze kanalen, en hoe deze structuren kunnen bijdragen aan een gezonde functie of een ziekte.
“We moeten ook controleren of deze kanalen zijn belangrijk in een ontsteking van de hersenen,” zei hij. “Wij hebben vastgesteld dat de cellen migreren door hen, maar wat er gebeurt als je stopt met deze migratie is onduidelijk. We zijn momenteel denken over studies die deze vraag, eerst in muizen dan bij de mens. Het verminderen van de ontsteking in de hersenen kan belangrijk zijn voor de vele ontstekingen.”
Inderdaad, het is moeilijk voor de behandeling van een aandoening als we niet de hele kaart. Dankzij deze nieuwe studie, de menselijke anatomie en fysiologische functie net een beetje minder terra incognita.
[Nature Neuroscience]