Nieuw ontdekte schedelkanalen spelen een rol bij de immuniteit
Onderzoekers hebben nu "kleine kanaaltjes" ontdekt die het mogelijk maken dat de beschadigde hersenen communiceren met het beenmerg tijdens het ontstekingsproces. Deze "tunnels" zijn de sleutel tot een snelle immuunrespons.
Ontsteking treedt op als een immuunrespons op gevallen van infectie of letsel in het lichaam.
De immuunrespons is onderhevig aan een complex coördinatieproces waarbij een soort sponsachtig weefsel betrokken is dat bekend staat als beenmerg.
Beenmerg bevindt zich in een aantal botten, waaronder de schedel, de wervels van de wervelkolom en beenbotten, zoals het scheenbeen.
Dit weefsel produceert zowel rode bloedcellen als sommige soorten immuuncellen, die allemaal betrokken zijn bij ontstekingen en reageren op verwondingen of infecties.
Nu heeft een studie uitgevoerd door onderzoekers van de Harvard Medical School in Boston, MA, en gedeeltelijk gefinancierd door de National Institutes of Health (NIH), ontdekt hoe de hersenen en het beenmerg coördineren om een snelle, gerichte immuunrespons te garanderen.
Het antwoord, leggen de specialisten uit in een artikel in het tijdschrift Nature Neuroscience, ligt in voorheen onbekende kanalen waarmee de twee kunnen communiceren.
“We dachten altijd dat immuuncellen uit onze armen en benen via bloed naar beschadigd hersenweefsel reisden. Deze bevindingen suggereren dat immuuncellen in plaats daarvan een kortere weg kunnen nemen om snel in ontstekingsgebieden te komen '', legt Francesca Bosetti uit, programmadirecteur van het National Institute of Neurological Disorders and Stroke van de NIH.
“Ontsteking speelt een cruciale rol bij veel hersenaandoeningen en het is mogelijk dat de nieuw beschreven kanalen belangrijk zijn in een aantal aandoeningen. De ontdekking van deze kanalen opent veel nieuwe wegen voor onderzoek. "
Francesca Bosetti
De gewonde hersenen rekruteren hulp vanuit de schedel
De onderzoekers voerden hun onderzoek eerst uit in een muismodel en zodra ze wisten waarnaar ze moesten zoeken, konden ze hun bevindingen ook bij mensen repliceren.
Met behulp van geavanceerde optische beeldvormingstechnieken volgden ze de bewegingen van neutrofielen, een type immuuncel die doorgaans als eerste migreert naar plaatsen in het lichaam die een verwonding hebben opgelopen.
Concreet konden de onderzoekers achterhalen of neutrofielen die het hersenweefsel bereikten dat beschadigd was als gevolg van een beroerte of meningitis, vrijkwamen uit beenmerg in de schedel of uit beenmerg in het scheenbeen.
Kijkend naar de hersenen van muizen, zagen de wetenschappers dat tijdens een beroerte, gewond hersenweefsel in de meeste gevallen neutrofielen uit de schedel ontvangt, in plaats van uit het scheenbeen.
Tijdens een hartaanval hebben de onderzoekers echter onthuld dat het hart waarschijnlijk een vergelijkbaar aantal neutrofielen ontvangt van zowel de schedel als het beenmerg, aangezien het hart verder van beide botstructuren verwijderd is.
Ze merkten ook op dat er 6 uur na het optreden van een beroerte minder neutrofielen in het beenmerg van de schedel zijn dan in dat van het scheenbeen.
Dit suggereert dat het beschadigde hersenweefsel en het merg in de schedel een direct "communicatiemiddel" hebben, dat een snelle en gerichte immuunrespons van de dichtstbijzijnde "respondent" mogelijk maakt.
Een ‘onverwachte’ ontdekking
Hoe gebeurt dit allemaal? De eerste aanwijzing over de betrokken mechanismen kwam van een beenmergeiwit dat bekend staat als stromale cel-afgeleide factor-1 (SDF-1), wiens rol het is om te reguleren wanneer immuuncellen worden opgeslagen in het beenmerg en wanneer ze worden vrijgegeven.
Wanneer SDF-1-niveaus dalen, geeft het beenmerg neutrofielen af, zodat ze het gewonde weefsel kunnen verzorgen.
Het team merkte op dat SDF-1-niveaus 6 uur na een beroerte alleen afnemen in het beenmerg dat wordt aangetroffen in schedelbeenderen, wat aangeeft dat het beenmerg in de schedel in directe communicatie staat met de hersenen, die het 'waarschuwen' voor de schade. "Rekruteren" van de dichtstbijzijnde hulpbron.
"We zijn [toen] begonnen de schedel heel zorgvuldig te onderzoeken, hem vanuit alle hoeken te bekijken, in een poging erachter te komen hoe neutrofielen de hersenen bereiken", legt co-auteur Dr. Matthias Nahrendorf uit.
"Onverwachts ontdekten we kleine kanaaltjes die het merg rechtstreeks met de buitenste laag van de hersenen verbonden", voegt hij eraan toe.
Dr. Nahrendorf en zijn team identificeerden zulke "kleine kanalen" van communicatie niet alleen over de hele schedel, maar ook in het scheenbeen.
Na deze bevindingen bij muizen, zochten de onderzoekers naar dezelfde structuren bij mensen en vonden ze; de kanalen die ze in menselijke schedels waarnamen, waren vijf keer groter dan die bij muizen, rapporteren ze.
Bovendien verschijnen zowel bij muizen als bij mensen de kanalen zowel in de binnenste als de buitenste lagen van de schedel.
In de toekomst willen de wetenschappers graag zien welke andere soorten cellen door deze nieuw ontdekte kanalen kunnen bewegen en meer informatie ontdekken over hoe deze kleine passages de immuunrespons bemiddelen.
