Tijdens een infectie zet het brein verschillende fysiologische en gedragsveranderingen op gang die ons helpen om een infectieziekte, zoals griep, te bestrijden en uiteindelijk te overleven. Die veranderingen uiten zich als ziektesymptomen zoals koorts, lusteloosheid of sociale terugtrekking. Hersenwetenschappers wisten lang niet welke cellen in de hersenen precies verantwoordelijk zijn voor onze ziektesymptomen, tot ze op zoek gingen naar antwoorden in het brein van muizen.
Onderzoekers van Harvard University en collega’s ontdekten namelijk dat een kleine groep neuronen in het gebied van de hypothalamus een belangrijke rol spelen bij de opstart van enkele ziektesymptomen, waaronder verminderde eetlust en koorts. Dit is tevens het gebied van de hersenen waar homeostatische functies zoals lichaamstemperatuur, dorst en slaap worden gereguleerd. Die hebben als doel om het lichaam in een evenwichtige en gezonde toestand te houden. De onderzoekers ontdekten dat de bestudeerde neuronen receptoren bevatten die hen in staat stellen om signalen van het immuunsysteem te detecteren. De meeste neuronen hebben dit vermogen niet. Het was voordien nog niet helemaal duidelijk dat het brein op die manier de toestand van het immuunsysteem kan waarnemen.
Geen symptomen
Hoe gaat dit concreet in zijn werk? Het sleutelgebied van de hypothalamus, waar de neuronen zich bevinden, situeert zich vlak naast de bloed-hersenbarrière in de hersenen. Die barrière voorkomt dat bacteriën of andere schadelijke stoffen het brein binnendringen, en helpt bij de circulatie van bloed naar de hersenen. Cellen van de bloed-hersenbarrière die zowel in contact staan met het bloed als met het perifere immuunsysteem worden geactiveerd en scheiden hierbij cytokinen en chemokinen af. Dit zijn boodschapperstoffen van het immuunsysteem. De cytokinen en chemokinen wakkeren nadien de groep neuronen aan. ‘Het zijn die neuronen die nu essentieel blijken voor het ziektegedrag. Zij beïnvloeden op hun beurt andere neuronale populaties om het ziektegedrag verder te sturen,’ legt Professor Greet Van den Berghe, hoofd van het laboratorium voor Intensieve Geneeskunde aan de KU Leuven, uit. ‘De onderzoekers ontdekten dat wanneer ze de populatie neuronen in de hypothalamus uitschakelden, de symptomen niet meer volgden.’
Om te ontdekken welke neuronen geactiveerd worden bij infectieziektes, injecteerden de wetenschappers muizen met ontstekingsbevorderende stoffen die een bacteriële of virale infectie nabootsen. Nadien analyseerden ze de gebieden die oplichtten in de hersenscans. Met behulp van opto¹- en chemogenetica², twee vormen van gentherapie, onderzochten de onderzoekers achteraf de verbindingen tussen de verschillende populaties neuronen. Zo konden ze de neuronen activeren of stilleggen om te zien wat het effect zou zijn. Wat bleek? Met de tools konden ze de lichaamstemperatuur van de muizen doen toenemen en de eetlust doen afnemen. De neuronen die ze bestudeerden bleken te projecteren naar twaalf hersengebieden, waarvan sommigen pijnsensaties, dorst en sociale interacties controleren. Dit suggereert dat ook andere symptomen gestuurd kunnen worden door de activiteit van de bestudeerde groep neuronen.
Koorts en een verminderde eetlust kunnen nuttig zijn voor het lichaam, maar het hebben van veel en langdurige symptomen kan averechts werken op de gezondheid
De vondst van dit onderzoek kan heel wat betekenen voor patiënten bij wie de ziektesymptomen meer kwaad dan goed opleveren voor de gezondheid. Ondanks dat symptomen zoals koorts en een verminderde eetlust nuttig zijn voor het lichaam - koorts helpt het lichaam om de bacterie of het virus sneller onschadelijk te maken - kan het hebben van veel en langdurige symptomen averechts werken op de gezondheid. Dit is bijvoorbeeld het geval bij chemo- en kankerpatiënten. Als wetenschappers weten welke mechanismen in het brein verantwoordelijk zijn voor ziektesymptomen, kunnen ze die kennis misschien ooit gebruiken om symptomen te doen afnemen wanneer ze schadelijk worden.
Het onderzoek werd gepubliceerd in Nature.
Noten
opto: Optogenetica is een methode die het mogelijk maakt om met behulp van licht specifieke neuronen aan of uit te zetten.
chemogenetica: Chemogenetica biedt een soortgelijke controle over de cel, maar zoals het woord ‘chemo’ suggereert, wordt er in plaats van licht een chemische stof gebruikt die alleen van toepassing is in de cel waarop chemogenetica wordt toegepast. Bij chemogenetische experimenten worden eiwitreceptoren gemanipuleerd om te interageren met voorheen niet-herkende kleine moleculen.
Schrijf je in op onze nieuwsbrief
En blijf op de hoogte van de laatste inzichten in wetenschap en technologie.