Hoe bloedvaten de metabolische toestand van neuronen waarnemen

Hoe bloedvaten de metabolische toestand van neuronen waarnemen

De hersenen zijn ons meest energievretende en metabolisch actieve orgaan. Het is verantwoordelijk voor onze gedachten, ideeën, bewegingen en leervermogen. Onze hersenen worden aangedreven door 600 km aan bloedvaten die voedingsstoffen aanvoeren en afvalproducten afvoeren. De hersenen zijn echter ook erg kwetsbaar. De bloedvaten in de hersenen zijn geëvolueerd tot een stevige beschermende barrière – de bloed-hersenbarrière – die de beweging van moleculen in en uit de hersenen beperkt. Het is belangrijk dat de hersenen hun omgeving kunnen reguleren. Aan de ene kant wordt voorkomen dat ziekteverwekkers of toxines de hersenen binnendringen, en aan de andere kant kunnen noodzakelijke boodschapperstoffen of voedingsstoffen er ongehinderd doorheen gaan.

Epigenetica zet het voedingsprogramma aan
Vanwege hun nauwe relatie is het belangrijk dat de hersenen en hun bloedvaten intensief met elkaar communiceren. Recent werk in het laboratorium van Asifa Akhtar in Freiburg heeft aangetoond dat bloedvaten de metabolische toestand van naburige zenuwcellen kunnen waarnemen.

De onderzoekers ontdekten dat de epigenetische regulator MOF nodig is om neuronen uit te rusten met de juiste metabolische enzymen die nodig zijn om vetzuren te verwerken. “Iets moet de zenuwcellen vertellen dat er voedingsstoffen zijn en dat ze de programma’s moeten inschakelen die nodig zijn om deze te verwerken”, legt Bilal Sheikh, hoofdauteur van het onderzoek, uit. “MOF gaat naar het DNA en zet de genetische programma’s aan die cellen in staat stellen vetzuren in de hersenen te verwerken.”

Vetzuren worden aangetroffen in voedingsmiddelen en worden gebruikt om energie te produceren en complexe lipiden op te bouwen die nodig zijn in celmembranen. Wanneer de MOF-activiteit defect is, zoals het geval is bij neurale ontwikkelingsstoornissen, kunnen neuronen geen vetzuren verwerken. Dit leidt tot hun ophoping in de ruimtes tussen hersencellen. In hun onderzoek ontdekte het team van Asifa Akhtar dat deze onbalans in vetzuren wordt waargenomen door de neurale bloedvaten, waardoor ze worden gestimuleerd een stressreactie op te wekken door de bloed-hersenbarrière los te maken. Als de metabolische onbalans aanhoudt, kan de lekkende bloed-hersenbarrière een ziekte veroorzaken.

Instorting van neuronale bloedvaten
Het onderzoek legt de basis voor een beter begrip van hoe zenuwcellen en bloedvaten in de hersenen met elkaar praten, en laat zien hoe veranderingen in de metabolische omgeving van één celtype in een complex orgaan de functionaliteit van omliggende cellen rechtstreeks kunnen beïnvloeden en daardoor de algehele orgaanfunctie kunnen beïnvloeden. “Ons werk laat zien dat een goed metabolisme in de hersenen van cruciaal belang is voor de gezondheid ervan. Een defecte neurale metabolische omgeving kan vasculaire ontstekingen, disfunctie van de cellen die de bloed-hersenbarrière vormen en een verhoogde permeabiliteit veroorzaken. Wat kan volgen is een ineenstorting van de neurale bloedvaten”, legt Asifa Akhtar uit. Dit is vooral belangrijk omdat de afbraak van neuronale bloedvaten een kenmerk is van het ontstaan ​​van leeftijdsgebonden ziekten zoals de ziekte van Alzheimer en vasculaire dementie. Een betere karakterisering van de moleculaire veranderingen die vasculaire disfunctie veroorzaken, zal helpen bij het ontwikkelen van betere behandelingen voor deze slopende pathologieën.