Witte bloedcellen ook belangrijk voor ons brein

Witte bloedcellen maken deel uit van ons immuunsysteem dat ons tegen ziektes beschermt.  Of ze ook in de hersenen terug te vinden zijn, en wat ze daar dan zouden doen bleef tot nog toe een raadsel. Een internationaal team van wetenschappers onder leiding van professor Adrian Liston (VIB-KU Leuven, België en Babraham Institute, VK) toont nu aan dat witte bloedcellen wel degelijk voorkomen in de hersenen van zowel muizen als mensen, en dat hun aanwezigheid essentieel is voor normale hersenontwikkeling. De resultaten verschijnen deze week in het prestigieuze vakblad Cell.

Onze hersenen worden als een versterkte burcht ommuurd door de bloed-hersenbarrière. Die moet vermijden dat stoffen die in onze bloedbaan circuleren zomaar in onze hersenen terechtkomen. Via de bloed-hersenbarrière worden onder strikte controle enkel welbepaalde stoffen uitgewisseld.

De bloed-hersenbarrière schermt de hersenen ook af van ons immuunsysteem, dat de rest van ons lichaam patrouilleert om bijvoorbeeld bacteriële of virale indringers op te sporen en uit te schakelen. Precies daarom heeft het brein z’n eigen immuuncellen: microglia.

Toch blijken witte bloedcellen ook een rol te spelen bij verschillende hersenaandoeningen. Denk maar aan MS, alzheimer, parkinson of een beroerte. Hierbij gaat het wel telkens om ziek of ‘beschadigd’ hersenweefsel, waar mogelijk ook de bloed-hersenbarrière is aangetast. De vraag bleef dus of – en waarom – witte bloedcellen nu werkelijk aanwezig zijn in hersenen die normaal en gezond zijn.

Witte bloedcellen in de hersenen

Een interdisciplinair team van wetenschappers onder leiding van prof. Adrian Liston (VIB-KU Leuven, Babraham Institute) heeft nu een kleine maar belangrijke groep van T-helpercellen ontdekt in hersenweefsel afkomstig van muizen en van mensen. T-helpercellen zijn een specifiek type witte bloedcellen, gespecialiseerd in het scannen van celoppervlakken op aanwijzingen van infectie en in het op gang trekken van een aangepaste immuunreactie. Aan de hand van de laatste technologie konden de wetenschappers de T-helpercellen tot in detail bestuderen, inclusief hoe en wanneer ze in de hersenen terecht komen.

Dr. Emanuela Pasciuto (VIB-KU Leuven), postdoctoraal onderzoeker in het team van Liston benadrukt het belang van interdisciplinair onderzoek: “Om de rol van witte bloedcellen in het brein in kaart te brengen hebben we niet alleen expertise van immunologie, neurowetenschappen en microbiologie bij elkaar gebracht, maar ook van informatica en toegepaste wiskunde. Nieuwe benaderingen voor data-analyse stellen ons in staat om een ​​veel dieper begrip te krijgen van de biologie van de witte bloedcellen die we in de hersenen hebben gevonden.”

Een evolutionaire rol

De onderzoekers stelden vast dat in muizenhersenen zonder T-helpercellen de ontwikkeling van de typische immuuncellen van het brein (de microglia) bleef hangen ergens tussen een foetale en volwassen ontwikkelingsstatus. De muizen zonder T-helpercellen in de hersenen vertoonden bovendien verschillende gedragsafwijkingen, wat wijst op een belangrijke rol voor de T-helpercellen bij de normale hersenontwikkeling. En als dat geldt voor muizen, zou hetzelfde dan ook waar zijn voor mensen?

“We zien dat de toestroom van immuuncellen in de hersenen bij de geboorte van muizen leidt tot een omslag in het ontwikkelingsproces,” zegt Liston. “Maar de zwangerschap bij mensen is veel langer dan bij muizen, en we weten niet wanneer de immuuncellen dan toekomen in het menselijk brein. Gebeurt het nog vóór de geboorte? Is het uitgesteld tot na de geboorte? Kan een verandering in de timing bijgedragen hebben aan de evolutie van de uitzonderlijke hersencapaciteit van mensen?”

De bevindingen openen een heel nieuw gamma aan vragen over de wisselwerking tussen ons brein en ons immuunsysteem. “We leren nog elke dag bij over hoe ons immuunsysteem ons brein kan beïnvloeden en vice versa. De twee zijn veel meer met elkaar verbonden dan we eerder dachten,” zegt Pasciuto.

Darmen en hersenen

De studie legt ook nieuwe verbanden tussen ons brein en onze darmflora, aldus Liston: “Heel wat neurologische aandoeningen worden in verband gebracht met bacteriën in onze darmen, maar zonder overtuigende verklaringen voor die connectie. Onze resultaten laten zien dat darmbacteriën witte bloedcellen kunnen beïnvloeden, die deze ‘informatie’ vervolgens mee nemen naar de hersenen. Dit zou de manier kunnen zijn waarop onze darmflora onze hersenen beïnvloeden. ”

De nieuwe resultaten dragen enorm bij tot de groeiende kennis over de rol van immuuncellen in de hersenen, zowel tijdens de normale ontwikkeling als bij verschillende ziekteprocessen.