EIWIT IN HERSENSCHORS WIJST UITLOPERS VAN NEURONEN HUN PLAATS

Elke zenuwcel (neuron) in de hersenen is via uitlopers met een aantal andere verbonden. Er zijn twee soorten uitlopers: de korte dendrieten voor de binnenkomende signalen en het soms zeer lange axon, dat als uitgaande lijn fungeert. Onderzoekers van de Johns Hopkins Universiteit in Baltimore hebben ontdekt dat de plaats waar de dendrieten en het axon uit een jonge zenuwcel gaan groeien en de richting die deze uitlopers opgaan, wordt bepaald door de concentratie van het eiwit semaphorin 3A (Nature, 6 april). Een zenuwcel kan tijdens de aanleg van de hersenen dus twee totaal verschillende reacties op één en dezelfde stof vertonen.

Deze aanleg begint vroeg in de embryonale ontwikkeling en gaat bij de mens na de geboorte nog ongeveer zeven jaar door. De onderzoekers proberen al jaren te achterhalen hoe jonge zenuwcellen `weten' welke verbindingen zij moeten maken. In 1998 stelden zij vast dat de groeirichting van het axon wordt bepaald door de concentratie van semaphorin 3A (Sema3A). De uitloper zoekt plaatsen op waar deze concentratie laag is. Sema3A stoot hem als het ware af. Met hun nieuwste onderzoek tonen de Amerikanen aan dat groeiende dendrieten juist worden aangetrokken door hoge concentraties van deze stof. De verdeling van Sema3A in de hersenschors correspondeert ook nauwkeurig met de oriëntatie van de neuronen aldaar.

Blijkbaar kunnen jonge zenuwcellen dit concentratieverschil meten en het vertalen in de vorming van één van beide typen uitlopers. Nieuwsgierig geworden naar het achterliggende mechanisme, hebben de Amerikanen eerst onderzocht of er andere receptoren voor Sema3A liggen op de plaatsen waar het axon en de dendrieten ontstaan. Zo'n receptor kan Sema3A binden en die binding is noodzakelijk wil de cel op deze stof kunnen reageren. Zij vonden echter dat de belangrijkste receptor gelijkmatig over de cel verdeeld is.

Vervolgens keken zij naar de processen die zich in de cel afspelen nadat Sema3A een receptor heeft bereikt. Er kunnen dan verschillende kettingreacties optreden. Welke precies, is na te gaan aan de aanwezigheid van bepaalde stoffen of de activiteit van bepaalde enzymen. De onderzoekers ontdekten dat cyclisch guanosinemonofosfaat (cGMP), dat karakteristiek is voor één van de kettingreacties, ongelijk over de cel verdeeld is. Het axon ontstaat op een plaats met een lage concentratie cGMP. Hoe de asymmetrische verdeling van cGMP precies ontstaat, is vooralsnog een raadsel. Evenmin is duidelijk wat de rol is van de aan Sema3A verwante stoffen Sema3B en -3C. Beide zijn aanwezig in zich ontwikkelende hersenen en kunnen in vitro de uitgroei van celuitlopers beïnvloeden.

    • Huup Dassen