Brein pompt afvalstoffen weg

Glymatisch systeem speelt mogelijk een rol bij de ziekte van Alzheimer

De ontdekking deed behoorlijk wat stof opwaaien: de hersenen voeren hun afvalstoffen af via een soort parallel circuit naast de bloedvaten. Dit aparte reinigingssysteem komt verder nergens in het lichaam voor. De route verloopt echter anders dan gedacht, ontdekte Beatrice Bedussie, die onlangs promoveerde aan de Universiteit van Amsterdam.

Het afvoeren via een parallel circuit gebeurt vooral als we slapen, ontdekte de Deense onderzoekster Maiken Nedergaard in 2012. Dan reinigt het brein zichzelf. Zo wordt voorkomen dat de door de hersencellen geproduceerde afvalstoffen zich ophopen, en de werking van de hersenen verstoren. Nedergaard gaf dit reinigingssysteem een eigen naam: het glymfatisch systeem. De Deense onderzoekster en haar collega’s zagen bij muizen, dat er naast de bloedvaten in het brein, een ruimte is waarlangs hersenvloeistof richting de aderen wordt gepompt. Onderweg worden direct de afvalstoffen meegenomen. Als het glymfatisch systeem niet goed functioneert, dan hoopt het afval zich op in de vorm van eiwitklonten. “Dit proces zou een rol kunnen spelen bij de ziekte van Alzheimer”, vertelt copromotor van Beatrice Bedussi, dr. Erik Bakker van de afdeling Biomedical Engineering and Physics.

3D-reconstructie

Mede met het oog op de link met de ziekte van Alzheimer is de groep van Bakker erg geïnteresseerd in de manier waarop hersenen zich van hun rommel ontdoen. “We willen bijvoorbeeld weten wat de drijvende krachten van deze vloeistofstromen zijn en hoe hoge bloeddruk of een beroerte het reinigingssysteem verstoren.” AMC-promovenda Bedussi probeerde de muizenstudies van Nedergaard na te doen, zodat ze daarop konden voortborduren. “Hiervoor hebben wij een deel van de muizenschedel dunner gemaakt, zodat je er met een lichtmicroscoop doorheen kunt kijken. We gebruikten microsferen-minuscule bolletjes, die met een bepaalde substantie gevuld kunnen worden. Deze bolletjes volgden we vervolgens langs deze bloedvaten”. In andere experimenten injecteerde Bedussi een fluorescerende stof in het brein, en maakte ze een 3D-reconstructie op basis van honderden microscopische preparaten. “Daardoor konden we het glymfatisch systeem bestuderen.”

Alternatieve uitleg

Door de lichtmicroscoop was duidelijk zichtbaar, dat er naast de bloedvaten van de hersenen, inderdaad een soort buizenstelsel loopt, waar het hersenvocht doorheen stroomt. Dat de vloeistof door de hersenen in de richting van de aderen stroomt, kon Bedussi echter niet bevestigen. Integendeel, het lijkt erop dat alles juist de andere kant op gaat, naar de slagaders toe. Op basis van de beelden met de lichtmicroscoop geeft de promovenda een alternatieve uitleg over de manier waarop het verzamelen van de afvalstoffen in zijn werk gaat. Bakker: “Doordat de slagaders een beetje pulseren, ontstaat er beweging in de ruimte ernaast. Daardoor vermengen de afvalstoffen uit het brein zich met hersen- en ruggenmergvocht. Vergelijk het met een theezakje dat je heen en weer beweegt in een kopje water.”

Zeef met prut

Bedussi wilde ook weten welke factoren het glymfatisch systeem kunnen verstoren. Ze zag dat de vloeistofstroom in de hersenen van ratten met een hoge bloeddruk, veel groter is dan in dieren met een normale bloeddruk. “Dat lijkt op het eerste gezicht gunstig, maar we denken dat daarmee de normale afvoer van afvalstoffen verstoord wordt. Water en zouten worden snel afgevoerd, terwijl grotere moleculen zich op allerlei plaatsen ophopen. Het is als het ware een zeef, waarin prut achterblijft. En die prut veroorzaakt schade. Reden genoeg om de komende jaren de relatie tussen hoge bloeddruk en dementie verder te gaan onderzoeken”, aldus copromotor Bakker.