211service.com
Afgesneden ruggenmerg herstellen
Met zijn leger van cellen en talloze antilichamen is ons immuunsysteem goed ontworpen om aanvallen van schadelijke bacteriën, virussen en andere microben af te weren. Maar het kan ook een sleutel zijn tot een al lang bestaand mysterie: hoe ruggenmergletsels te behandelen die elk jaar duizenden mensen verlamd achterlaten. Een bekend voorbeeld is de ongelukkige afloop van de val van acteur Christopher Reeve van een paard.
De hoop op nieuwe behandelingen komt voort uit recent onderzoek naar macrofagen-immuuncellen die als een van de eersten ter plaatse komen wanneer het lichaam een wond of infectie heeft. Getrokken door chemicaliën die vrijkomen in het beschadigde gebied, haasten macrofagen zich naar plaatsen van ontsteking en werken als cellulaire stofzuigers, waarbij ze binnendringende micro-organismen, dode of stervende cellen en ander afval opnemen.
Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van mei 1997
- Zie de rest van het probleem
- Abonneren
Dit opruimwerk is essentieel omdat het het lichaam in staat stelt een wond efficiënt te herstellen. Als je een wond ziet als een kuil in de straat, is het de taak van macrofagen om alle stukjes afgebrokkelde bestrating te verwijderen voordat het gat wordt opgevuld.
Maar groeiend bewijs suggereert dat het menselijke centrale zenuwstelsel - de hersenen en het ruggenmerg - zichzelf de helende aanraking van deze immuuncellen ontzegt. Hoewel macrofagen normaal niet in het centrale zenuwstelsel voorkomen, zouden ze daar schijnbaar moeten kunnen migreren wanneer ze worden gewenkt door ontstekingschemicaliën. Enkele jaren geleden begonnen onderzoekers echter aan te tonen dat maar weinig macrofagen reageren op hersen- of ruggenmergletsel.
In navolging van die aanwijzing heeft een onderzoeksteam onder leiding van Michal Schwartz van het Israëlische Weizmann Institute of Science onlangs ontdekt dat het centrale zenuwstelsel van zoogdieren een molecuul uitscheidt dat de rekrutering en activiteit van macrofagen remt. Volgens Schwartz houdt het molecuul, dat de onderzoekers nog geen naam hebben, ook microglia-cellen in de hersenen tegen die de gezondheid van neuronen nauw lijken te volgen en zichzelf transformeren in macrofagen als reactie op bepaalde stimuli.
Waarom zou ons centrale zenuwstelsel de middelen hebben om het normaal zo nuttige immuunsysteem te remmen? Schwartz speculeert dat het uitoefenen van controle over macrofagen van vitaal belang is als het zoogdierbrein onbedoelde vernietiging van zijn ingewikkelde neurale circuits wil voorkomen. Ze merkt op dat macrofagen willekeurige eters zijn, die soms net zo gemakkelijk gezonde cellen op de plaats van een wond verslinden als bacteriën en dode cellen. In de meeste weefsels is dat een redelijke afweging om te garanderen dat een wond goed wordt schoongemaakt. In de hersenen en het ruggenmerg kan elk verlies van cellen echter rampzalig zijn. Dus Schwartz is van mening dat het centrale zenuwstelsel het risico dat macrofagen het per ongeluk zouden kunnen beschadigen, uitschakelde door middelen te ontwikkelen die de cellen onderdrukken. Het is een voordeel voor de gezonde hersenen, zegt ze, maar het is een nadeel als er een blessure is.
Schwartz stelt dat de onderdrukking van deze immuuncellen ten grondslag ligt aan het goed gedocumenteerde onvermogen van het menselijk ruggenmerg om zichzelf te herstellen. Bij een dwarslaesie blijft een persoon verlamd omdat de axonen van het snoer, de lange kabels die de ene zenuwcel met de andere verbinden, niet regenereren wanneer ze worden verpletterd of doorgesneden. Beschadigde zenuwcellen sturen nieuwe extensies uit, maar de groei van deze jonge axonen stopt snel.
Waarom axonen van het ruggenmerg bij mensen niet volledig regenereren, terwijl axonen in armen en benen en elders in ons perifere zenuwstelsel dit relatief gemakkelijk doen, is lang een frustrerend mysterie geweest. Decennia lang dachten wetenschappers eenvoudigweg dat het ruggenmerg van zoogdieren niet in staat was om axonen te repareren. Er is recent een consensus ontstaan dat axonen in het centrale zenuwstelsel weliswaar kunnen regenereren, maar dat stoffen in hun omgeving hun volledige hergroei actief tegenwerken. Naast Schwartz' macrofaagremmende molecuul, bevat het centrale zenuwstelsel bijvoorbeeld een type myeline - de vettige isolatie die axonen omgeeft - dat ten minste één eiwit bevat dat een regenererend axon direct stopt. Vreemd genoeg bevat myeline uit het perifere zenuwstelsel dit eiwit niet.
Schwartz stelt dat macrofagen nodig zijn om los myeline, dat het axon-remmende eiwit herbergt, efficiënt op te ruimen, en andere materialen die de plaats van een dwarslaesie doordringen. In recente experimenten op ratten testte de groep van Schwartz de therapeutische krachten van macrofagen op doorgesneden oogzenuwen, de dikke bundels axonen die informatie doorgeven tussen het netvlies van het oog en de hersenen. Onderzoekers werken met oogzenuwen omdat ze overeenkomen met het ruggenmerg in hun onvermogen om axonen te regenereren na een verwonding en gemakkelijker kunnen worden gecontroleerd. Afgelopen herfst rapporteerde de groep van Schwartz dat macrofagen die op de plaats van de doorgesneden oogzenuw van een rat waren geplaatst, de hergroei van nieuwe axonen over de laesie aanspoorden.
De uitdaging was om de macrofagen, die zich normaal gesproken in een rusttoestand bevinden, te activeren om hun wondgenezende stofzuigermodus in te gaan. De onderzoekers ontdekten dat toen de immuuncellen voor het eerst in het laboratorium werden gekweekt met weefsel van het centrale zenuwstelsel van de ratten, de macrofaagtransplantaties faalden, vermoedelijk omdat het immuunonderdrukkende molecuul dat door de groep van Schwartz werd ontdekt, de activering van de cellen verhinderde. Maar toen macrofagen werden gekweekt met perifere zenuwsegmenten, stimuleerde transplantaties van de cellen axonen om te regenereren.
Wetenschappers die soortgelijke experimenten hebben uitgevoerd op de verbrijzelde ruggengraat van ratten, hebben ook bemoedigende resultaten behaald. We namen geactiveerde macrofagen, stopten ze in het gewonde ruggenmerg en vonden verbeterde regeneratie, zegt Wolfgang Streit, een neurowetenschapper aan het University of Florida Brain Institute. Streit stelt voor dat de macrofagen, naast hun opruimfuncties, paden kunnen voorbereiden voor het groeien van axonen door componenten van de extracellulaire matrix, een netwerk van eiwitten en andere moleculen af te leggen die de ruimte tussen cellen opvullen.
Hoewel de eerste bevindingen verleidelijk waren, is het gebruik van macrofaagtransplantaties om ruggenmergletsels te behandelen een strategie die nog in de kinderschoenen staat. De volgende cruciale stap is om te bewijzen dat de axonen van het ruggenmerg die regenereren na macrofaagtherapie, de functie van verlamde ledematen daadwerkelijk kunnen herstellen. Zowel Streit als Schwartz doen al dierproeven om die vraag te onderzoeken.
Hoewel dergelijk bewijs nog niet voorhanden is, zijn onderzoekers optimistisch dat macrofaagtransplantatietherapie deel zal gaan uitmaken van het arsenaal dat artsen gebruiken om beschadigde stekels te behandelen. De vraag is niet langer of axonen van het ruggenmerg kunnen regenereren, zegt Wise Young, een onderzoeker van dwarslaesie aan de New York University, maar hoe we ze veel efficiënter kunnen laten groeien.