Steun en toeverlaat

Stervormige steuncellen in het brein reageren op wat proefdieren zien. Ze bevorderen de bloedstroom naar actieve hersendelen. Alweer een functie erbij voor steuncellen. Niki Korteweg

Wie denkt dat het brein een groot complex netwerk van alleen zenuwcellen is, heeft het mis. Behalve honderd miljard neuronen zitten er negen keer zoveel steuncellen in. Vooral de stervormige astrocyten zijn goed vertegenwoordigd. En steeds meer blijken die niet alleen simpele steunpilaren te zijn, maar ook serieuze deelnemers van die ingewikkelde zenuwcircuits.

De functie van astrocyten is gekoppeld aan die van zenuwcellen, ontdekten hersenonderzoeker James Schummers en zijn collega’s van het Massachusetts Institute of Technology in het Amerikaanse Cambridge. Net als zenuwcellen zijn astrocyten belangrijk voor de goede verwerking van informatie. Ze reageren tegelijk met zenuwcellen op visuele prikkels, en stellen dan de bloeddoorstroming bij (Science, 20 juni).

Lange tijd beschouwden hersenonderzoekers astrocyten louter als steuncellen, die als een soort kit de miljarden zenuwcellen op hun plaats hielden. Ze dienden vooral om zenuwcellen te voeden en ondersteunen, en om afvalstoffen op te ruimen. De cellen zijn niet elektrisch actief, zoals zenuwcellen, en daardoor was hun functie in het levende brein lastiger te bestuderen.

contactpunt

Maar de laatste jaren komen er steeds meer belangrijke functies van die ‘stille’ cellen aan het licht. Astrocyten blijken, net als zenuwcellen, ook boodschappermoleculen te kunnen registreren en afscheiden, om te communiceren met omringende cellen. Ze beïnvloeden de stevigheid van de synapsen, de contactpunten tussen zenuwcellen. Ook zijn ze belangrijk bij de vorming van nieuwe zenuwcellen, en bij het begeleiden van de groei van jonge neuronen.

Schummers en zijn collega’s bekeken de reactie van zenuwcellen en astrocyten in visuele hersenschors van fretten. Dat deden ze terwijl de fretten onder narcose waren, met behulp van een zogeheten two-photon laser-scanning microscoop, waarmee onderzoekers een millimeter diep in levend weefsel kijken.

In de visuele hersenschors liggen zenuwcellen gegroepeerd in verticale kolommen. De cellen in één zo’n kolom reageren op beelden met dezelfde oriëntatie, bijvoorbeeld op een lijn onder een hoek van 45 graden. De cellen in de volgende kolommen reageren steeds op een andere oriëntatie.

De onderzoekers lieten de genarcotiseerde fretten op een computerscherm een reeks lijnen zien met afwisselende richtingen. Ze zagen dat bij elk nieuw beeld de reactie van bijbehorende zenuwcellen op de voet gevolgd werd door een reactie van naburige astrocyten. De astrocyten reageerden nauwkeuriger dan de zenuwcellen: de zenuwcellen in een kolom reageren ook nog zwakjes op een oriëntatie die tot twintig graden afwijkt van hun voorkeursrichting, maar astrocyten niet.

Dat astrocyten in levende hersens op zichzelf staande cellen blijken te zijn met hun eigen reactiepatroon, staat haaks op eerdere bevindingen in kweekbakjes, waarin de cellen steeds een netwerk leken te vormen.

Over de manier waarop astrocyten in het brein zitten, was al veel bekend. De uitlopers van een astrocyt strekken zich uit naar de contactpunten tussen zenuwcellen én naar de bloedvaten in de buurt. De Amerikaanse studie wijst uit dat de stervormige cel de doorbloedingssnelheid aanpast aan de zenuwactiviteit. Wanneer de onderzoekers de werking van de astrocyten platlegden, waren er ook geen veranderingen in de doorbloeding meer meetbaar.

De onderzoekers vonden nog een andere functie van de astrocyten. Ze gaan niet alleen gelijk op met de activiteit van zenuwcellen, ze reguleren die ook. Als de astrocyten werden stil gelegd, was de activiteit van de zenuwcellen verhoogd.

epilepsie

Recente onderzoeken laten zien dat astrocyten ook een rol spelen bij veel neurologische aandoeningen. Ze zijn bijvoorbeeld aangetast bij epilepsie en de zenuw-spierziekte ALS (amyotrophic lateral sclerosis). Ook beschermen ze het hersenweefsel bij een beroerte. Astrocyten maken verder deel uit van de biologische barrière tussen bloed en brein. Die biologische grens laat maar weinig stoffen uit het bloed toe tot het brein. Veel nieuwe geneesmiddelen, die nuttig zouden kunnen zijn in het brein, komen niet door deze barrière heen.

doorbloeding

Een gedegen inzicht in de werking van astrocyten zou op termijn aanknopingspunten kunnen bieden voor nieuwe behandelingen van die aandoeningen, of voor het toegankelijk maken van de bloed-brein barrière.

De precieze rol bij het verhogen van de doorbloeding van actieve hersendelen krijgt nu echter veel aandacht. Hersenscantechnieken, zoals bijvoorbeeld functional magnetic resonance imaging (fMRI) brengen de mate van doorbloeding van hersengebieden in beeld, vergeleken met een rusttoestand. Een toename in de doorbloeding betekent meer hersenactiviteit. Tot nu toe was niet duidelijk waardoor hersenactiviteit en doorbloeding nu precies samenhing. Astrocyten zijn daarin bepalend, hebben Schummers en zijn collega’s nu laten zien.

    • Niki Korteweg