Twee eiwitten bepalen plaats en aantal synapsen in de hersenen

Tekening van zenuwcellen met synapsen. Science

Verbindingen tussen zenuwcellen in de hersenen ontstaan door interactie van twee eiwitten. Het ene wordt afgescheiden door steuncellen in de hersenen, het andere zit op de membraan van de zenuwcel. Hoe meer een zenuwcel van dat eiwit bevat, hoe meer verbindingen (synapsen) hij met andere zenuwcellen maakt.

Deze ontdekking biedt niet alleen inzicht in de normale ontwikkeling van de hersenen. Ook is er opeens inzicht in het ontstaan van epilepsie en chronische pijn. Daarbij is het aantal synapsen in delen van de hersenen abnormaal groot, waardoor deze overprikkeld raken. Ook maakt het duidelijk hoe een veelgebruikt medicijn tegen epilepsie precies werkt en zet het vraagtekens bij het gebruik ervan tijdens de zwangerschap (Cell, 8 oktober).

De tientallen miljarden zenuwcellen (neuronen) in de hersenen vormen een duizelingwekkend complex netwerk. Ieder neuron binnen dat netwerk staat via synapsen met vaak duizenden andere in verbinding. Naar schatting zitten er 100 biljoen (een 1 met 14 nullen) synapsen in ieders hersenpan. Wil het hersennetwerk goed werken dan moeten alle synapsen op het juiste moment op de juiste plaats aangelegd worden. Hoe dit gebeurt was tot voor kort tamelijk onduidelijk.

Vijf jaar geleden ontdekten onderzoekers van Stanford University in Californië dat bepaalde steuncellen in de hersenen, de astrocyten, hierbij een rol spelen. Zij scheiden het signaaleiwit thrombospondine af, dat de vorming van synapsen op gang brengt. Dezelfde groep heeft nu ontdekt hoe dit eiwit inwerkt op de neuronen die de nieuwe synapsen vormen. Dat gebeurt als thrombospondine bindt met het eiwit alfa2delta-1 op de membraan van het neuron. Het is alfa2delta-1 dat bepalend is voor het aantal synapsen dat een neuron vormt.

De onderzoekers legden ook een link met epilepsie en chronische pijn. Patiënten met beide aandoeningen krijgen vaak het middel gabapentine (merknaam: Neurontin). Dit bindt ook aan alfa2delta-1. Doordat thrombospondine er dan niet bij kan, voorkomt het de vorming van nieuwe synapsen. Volgens de bijsluiter is er nog weinig bekend over het gebruik van gabapentine in de zwangerschap, maar in de hersenen van een foetus worden dagelijks honderdduizenden nieuwe synapsen gevormd. Omdat gabapentine de placenta kan passeren, kan het dit essentiële proces verstoren.

Huup Dassen