Verjongende hersenstamcellen kunnen de sleutel zijn tot toekomstige MS-behandelingen
Wetenschappers hebben een manier gevonden om oudere hersenstamcellen bij ratten jonger te maken. De ontdekking zou kunnen leiden tot verbeterde behandelingen voor aan veroudering gerelateerde ziekten die de hersenen en het zenuwstelsel aantasten.
Het onderzoek betreft oligodendrocyt-voorlopercellen (OPC's), een soort stamcel of onvolgroeide cel. OPC's zijn essentieel voor het gezond functioneren van de hersenen en de rest van het centrale zenuwstelsel.
OPC's rijpen of differentiëren tot oligodendrocyten, de cellen die de myeline-omhulling produceren die zenuwvezels omgeeft en de elektrische signalen die ze dragen, behouden.
Vernietiging van myeline is een onderscheidend kenmerk van multiple sclerose (MS), en verouderingsgerelateerde veranderingen in OPC's dragen bij aan het proces. Veroudering kan ook de OPC-functie bij gezonde personen verminderen.
Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge in het Verenigd Koninkrijk ontdekten dat toenemende stijfheid in de verouderende hersenen de functie van OPC's schaadt.
Toen ze OPC's van oudere ratten in de hersenen van jongere ratten transplanteerden, begonnen de verouderde OPC's te functioneren als jeugdige OPC's.
Verstijving van stamcelniche
Het team stelde uiteindelijk vast dat het functieverlies in de OPC's het gevolg was van iets dat gebeurde in hun micro-omgeving, of stamcel "niche".
"Hier laten we zien", schrijven de auteurs in een recent Natuur papier, "dat de OPC-micro-omgeving verstijft met de leeftijd, en dat deze mechanische verandering voldoende is om leeftijdsgerelateerd functieverlies van OPC's te veroorzaken."
Het lijkt erop dat de stamcelniche de verouderingsgerelateerde veranderingen weerspiegelt in de ‘chemische en mechanische signalen’ die het naar de OPC's stuurt die erin zitten.
Toen de getransplanteerde verouderde OPC's eenmaal voelden dat ze zich in een jeugdiger, zachtere omgeving bevonden, begonnen ze zich meer als krachtige, jongere OPC's te gedragen.
Om meer in detail te onderzoeken wat er aan de hand was, voerde het team enkele laboratoriumexperimenten uit met OPC's en "biologische en synthetische scaffolds om de stijfheid van jonge hersenen na te bootsen".
‘Moleculair en functioneel verjongd’
De onderzoekers merkten op dat wanneer ze ouder wordende OPC's op steigers van zacht materiaal, ze zich meer als jeugdige OPC's gingen gedragen.
De verouderde OPC's waren "moleculair en functioneel verjongd" doordat ze op het zachtere materiaal zaten.
Omgekeerd zorgde het plaatsen van jonge OPC's op steigers met stijver materiaal ervoor dat ze zich gedroegen als oudere.
"We waren gefascineerd", zegt co-senior studie auteur Dr. Kevin J. Chalut, "om te zien dat toen we jonge, functionerende hersenstamcellen op het stijve materiaal groeiden, de cellen disfunctioneel werden en hun vermogen om te regenereren verloren gingen. feit begon te functioneren als verouderde cellen. "
Dr. Chalut werkt op de afdeling natuurkunde en het stamcelinstituut van de universiteit van Cambridge.
Hij merkt echter op dat de interessantere bevinding was om de oude OPC's te zien groeien in het zachte materiaal en hoe "ze begonnen te functioneren als jonge cellen - met andere woorden, ze werden verjongd."
"Dit suggereert een nieuwe manier om het leeftijdsgerelateerde functieverlies in dit belangrijke stamcelsysteem op te heffen", voegt hij eraan toe.
Piezo1 signaleert niche-stijfheid
Nader onderzoek bracht Dr. Chalut en zijn collega's ertoe om zich te concentreren op een "mechanisch responsief ionenkanaal" genaamd Piezo1, een eiwit dat op het oppervlak van OPC's zit. Ze ontdekten dat Piezo1 de OPC's vertelt of hun niche stijf of zacht is.
Toen ze de reactie van verouderde OPC's zonder Piezo1 testten, ontdekten de onderzoekers dat de stamcellen zich gedroegen als jeugdige OPC's, zelfs als ze groeiden op het stijvere steigermateriaal.
Ze ontdekten ook dat het verwijderen van Piezo1 in de OPC's in de hersenen van oude ratten ertoe leidde dat de stamcellen zich weer gedroegen alsof ze jong waren. De cellen hervatten hun normale vermogen om te regenereren.
De MS Society, een geregistreerde liefdadigheidsinstelling in Engeland en Wales in het Verenigd Koninkrijk, heeft het onderzoek gedeeltelijk gefinancierd. Hun onderzoeksdirecteur, dr. Susan Kohlhaas, zegt dat de bevindingen "belangrijke implicaties hebben" voor de behandeling van MS.
"MS is meedogenloos, pijnlijk en invaliderend, en behandelingen die de opeenstapeling van handicaps in de loop van de tijd kunnen vertragen en voorkomen, zijn hard nodig."
Dr.Susan Kohlhaa
