Microbiota, de rol van de 'poort' die de hersenen beschermt tegen darmontsteking ontdekt
Laten we het hebben over de microbiota. Depressie en angst gaan vaak gepaard met mensen die lijden aan chronische darmziekten, zoals colitis ulcerosa en de ziekte van Crohn, zozeer zelfs dat de wetenschappelijke gemeenschap het er al jaren over eens is dat er een verband bestaat tussen de darm en de hersenen, hoewel de werking ervan niet is gedefinieerd tot nu
Microbiota-onderzoek gepubliceerd in Science
In Science publiceerde een team van Humanitas-onderzoekers, gecoördineerd door professor Maria Rescigno, hoofd van het Laboratorium voor Mucosale Immunologie en Microbiota bij Humanitas en hoogleraar Algemene Pathologie aan de Humanitas University, de resultaten van een studie die nieuwe scenario's opent voor het begrijpen van het functioneren van een van de barrières (of interfaces) tussen de bloedbaan en de hersenen, de choroïde plexus.
De studie is ook ondertekend door dr. Sara Carloni, microbioloog aan de Humanitas University, professor Michela Matteoli, hoogleraar farmacologie aan de Humanitas University en directeur van het CNR Institute of Neuroscience, en dr. Simona Lodato, hoofd van het Laboratory of Neurodevelopment bij Humanitas en hoogleraar Histologie en embryologie aan de Humanitas University.
“Op het niveau van de choroïde plexus hebben we het mechanisme gedocumenteerd dat de toegang tot de hersenen blokkeert van ontstekingssignalen die afkomstig zijn uit de darm en via de bloedbaan naar andere organen migreren.
Dit fenomeen wordt in verband gebracht met een isolement van de hersenen van de rest van het lichaam, dat verantwoordelijk is voor gedragsveranderingen, waaronder het ontstaan van angst', legt professor Maria Rescigno uit.
"Dit betekent dat dergelijke aandoeningen van het centrale zenuwstelsel deel uitmaken van de ziekte en niet alleen secundaire manifestaties."
Microbiota, de functies van de choroïde plexus bij het filteren van ontstekingen
De choroïde plexus is een structuur in de hersenen waar de vloeistof die de hersenen omringt en spinal koord wordt geproduceerd, dat de delicate structuren van het centrale zenuwstelsel beschermt.
Daarnaast is de choroïde plexus een vehikel voor het binnendringen van voedingsstoffen en het verwijderen van afvalstoffen, en speelt het een rol bij de afweer.
"We ontdekten dat er binnen de choroïde plexus, naast de bekende epitheliale barrière, een extra vasculaire barrière is, die we de choroïde plexus vasculaire barrière hebben genoemd", legt dr. Sara Carloni uit.
"Onder normale omstandigheden laat deze 'poort' moleculen afkomstig uit het bloed binnen en, in geval van ontsteking in verre organen (in dit geval de darm), reorganiseert en sluit de barrière om de toegang van mogelijke giftige stoffen te blokkeren".
Vandaar de verdere vraag: wat is onder gezonde omstandigheden het doel van deze vasculaire 'poort' (die open blijft bij afwezigheid van een pathologische stimulus)?
Om deze vraag te beantwoorden, werd een genetisch experimenteel model gebruikt om de hersenbarrière te 'sluiten' zonder ontsteking van de darm.
"Hierdoor hebben we aangetoond dat het sluiten van de plexusbarrière zelf gecorreleerd lijkt te zijn met gedragsveranderingen, wat leidt tot verhoogde angst en een tekort aan episodisch geheugen", concludeert professor Michela Matteoli, hoogleraar farmacologie aan de Humanitas University en Directeur van het CNR Institute of Neuroscience. Dit betekent dat een fysiologische en dynamische communicatie tussen darm en hersenen fundamenteel is voor een correcte hersenactiviteit.
De studie van de vasculaire barrière van de choroïde plexus
Om het gedrag van de vasculaire barrière van de choroïde plexus te begrijpen, werd de Single Cell Sequencing-methode gebruikt, waaraan ook een IEO-onderzoeksgroep deelnam.
"Dit maakte het mogelijk om de componenten van het vaatstelsel te identificeren die voornamelijk bij deze reactie betrokken zijn, de haarvaten en pericyten, cellen die de doorlaatbaarheid van bloedvaten regelen", zegt dr. Simona Lodato, hoofd van het Humanitas Neurodevelopment Laboratory en hoogleraar Histologie en embryologie aan de Humanitas University.
"Dankzij deze analyse is het mogelijk om het dynamische gedrag van elke cel in de choroïde plexus te kennen op het moment van sluiting van de barrière".
Een blik op de toekomst: vooruitzichten voor de behandeling van ontstekingsziekten
"We hebben het mechanisme beschreven dat de interactie tussen de hersenen en de rest van het lichaam regelt in relatie tot darmontsteking", legt professor Maria Rescigno uit.
“Er zijn nog veel open vragen.
Bij welke andere ziekten wordt deze sluiting bijvoorbeeld geactiveerd? Patiënten met neurodegeneratieve ziekten hebben ook een permeabele darm, waardoor meer moleculen in de bloedbaan terechtkomen.
We weten nu dat deze migratie samenhangt met het sluiten van de hersenbarrière en dus met depressie en angst.
Hoe kunnen we 'de poort' van de plexus weer openen om deze veranderde toestanden te bestrijden?
En nogmaals, hoe kunnen we de barrière moduleren om de hersenen te bereiken en medicijnen door te laten?”
"We zijn al bezig om te begrijpen welke moleculen mogelijk betrokken zijn bij gedragsafwijkingen om de barrièrereactie te moduleren; welke cellen en componenten die nuttig zijn voor onze gezondheid buiten de hersenen vast komen te zitten wanneer de plexus sluit”, specificeert dr. Sara Carloni.
“Dit is verder bewijs dat niet alleen overmatige maar ook onvoldoende immuunactiviteit schadelijk is voor de functie van het zenuwstelsel. Het zal nu belangrijk zijn om de mechanismen te definiëren waardoor dit gebeurt”, legt professor Michela Matteoli uit.
“We bestuderen microglia, de immuuncellen in de hersenen.
We weten dat hun activiteit kan worden beïnvloed door signalen van het perifere immuunsysteem, en veel onderzoeken, ook in ons laboratorium, hebben bevestigd dat microglia een belangrijke invloed hebben op de synapsfunctie.
De synaps is de plaats van contact tussen neuronen en is de zetel van alle processen die ten grondslag liggen aan de hersenfunctie, inclusief leren en geheugen. Het is daarom het meest veelbelovende doelwit dat in toekomstige studies moet worden geanalyseerd."
"In de context van ontwikkelingsneurobiologie moeten we begrijpen wanneer en hoe deze interactie tussen hersenen en maag-darmstelsel, ontdekt op het niveau van de choroïde plexus, wordt gecreëerd.
De samenstelling van de cerebrospinale vloeistof (CSF), die duidelijk wordt beïnvloed door de activiteit van deze barrière, is dynamisch in ontwikkeling en fundamenteel bij de vorming van neuronale circuits.
Als we denken aan dysbiose, dwz veranderingen in de microbiota van kinderen, of obesitas bij kinderen, realiseren we ons dat dit situaties zijn waarin de link tussen hersenen en darmen kan worden veranderd door een sterke ontstekingstoestand met effecten op de vasculaire plexusbarrière en belangrijke gevolgen op de zich ontwikkelende hersenen', besluit dr. Simona Lodato.
Microbiota, de rol van de 'poort' die de hersenen beschermt tegen darmontsteking ontdekt: de video
Lees ook:
De darmbacteriën van een baby kunnen toekomstige obesitas voorspellen
Sant'Orsola in Bologna (Italië) opent een nieuwe medische grens met microbiota-transplantatie