Bij muizen worden immuuncellen op het hersenoppervlak eerst in de darmen getraind om indringers te herkennen
Antilichaam producerende plasmacellen (geïllustreerd) zijn nu gevonden in de beschermende barrière die de hersenen omgeeft.
Sommige afweermechanismen van de hersenen hebben hun wortels in de darmen.
Uit een nieuwe studie bij muizen blijkt dat immuuncellen eerst in de darmen worden getraind om ziekteverwekkers te herkennen en aanvallen uit te voeren, en daarna migreren naar het oppervlak van de hersenen om het te beschermen, rapporteren onderzoekers online 4 november in Natuur. Deze cellen werden ook aangetroffen in chirurgisch verwijderde delen van menselijke hersenen.
Elke minuut stroomt er ongeveer 750 milliliter bloed door de hersenen, waardoor bacteriën, virussen of andere door bloed overgedragen pathogenen de kans krijgen om het orgaan te infecteren. Voor het grootste deel worden de indringers buitengehouden door drie membraanlagen, de hersenvliezen genaamd, die zich om de hersenen en het ruggenmerg wikkelen en als een fysieke barrière fungeren. Als een ziekteverwekker erin slaagt die barrière te doorbreken, zeggen de onderzoekers, zijn de immuuncellen die in de darm zijn getraind klaar om aan te vallen door een bataljon antilichamen te produceren.
De meest gebruikelijke route voor een ziekteverwekker om in de bloedbaan terecht te komen, is vanuit de darmen. “Dus het is volkomen logisch voor deze [immune cells] om opgeleid, getraind en geselecteerd te worden om dingen te herkennen die aanwezig zijn in de darmen ”, zegt Menna Clatworthy, een immunoloog aan de Universiteit van Cambridge.
Het team van Clatworthy vond plasmacellen die antilichamen produceren in de leerachtige hersenvliezen, die tussen de hersenen en de schedel liggen, bij zowel muizen als mensen. Deze immuuncellen produceerden een klasse antilichamen die immunoglobuline A of IgA worden genoemd.
Deze cellen en antilichamen worden voornamelijk aangetroffen in de binnenkant van de darmen en de longen, dus vroegen de wetenschappers zich af of de cellen in de hersenen een verband hadden met de darm. Het bleek dat er: kiemvrije muizen, die geen microben in hun ingewanden hadden, ook geen plasmacellen in hun hersenvliezen hadden. Toen bacteriën uit de poep van andere muizen en mensen echter in de darmen van de muizen werden getransplanteerd, werden hun darmmicrobiomen hersteld en verschenen de plasmacellen in de hersenvliezen.
“Dit was een krachtig bewijs van hoe belangrijk de darmen kunnen zijn om te bepalen wat er in de hersenvliezen wordt aangetroffen”, zegt Clatworthy.
Onderzoekers maakten microscoopbeelden van een aanval in de hersenvliezen van muizen die werden geleid door plasmacellen die waarschijnlijk in de ingewanden waren getraind. Toen het team een pathogene schimmel, die vaak in de darm wordt aangetroffen, in de bloedbaan van de muizen implanteerde, probeerde de schimmel de hersenen binnen te dringen via de wanden van bloedvaten in de hersenvliezen. Plasmacellen in de membranen vormden echter een netwerk van IgA-antilichamen rond de ziekteverwekker, waardoor het binnendringen ervan werd geblokkeerd. De plasmacellen bevinden zich langs de bloedvaten, zegt Clatworthy, waar ze snel een aanval op ziekteverwekkers kunnen lanceren.
“Voor zover ik weet, is dit de eerste keer dat iemand de aanwezigheid van plasmacellen in de hersenvliezen heeft aangetoond. De studie heeft het paradigma herschreven van wat we weten over deze plasmacellen en hoe ze een cruciale rol spelen bij het gezond houden van onze hersenen ”, zegt Matthew Hepworth, een immunoloog aan de Universiteit van Manchester in Engeland die niet bij het onderzoek betrokken was. Er is meer onderzoek nodig om te bepalen hoeveel van de plasmacellen in de hersenvliezen uit de darmen komen, zegt hij.
De bevinding draagt bij aan het groeiende bewijs dat darmmicroben een rol kunnen spelen bij hersenziekten. Een eerdere studie suggereerde bijvoorbeeld dat het stimuleren van een specifieke darmbacterie bij muizen zou kunnen helpen bij het bestrijden van amyotrofische laterale sclerose, of ALS, een fatale neurologische ziekte die resulteert in verlamming (SN: 17-08-19). En terwijl de nieuwe studie de plasmacellen vond in de hersenen van gezonde muizen, eerder onderzoek heeft andere door de darm getrainde cellen gevonden in de hersenen van muizen met multiple sclerose, een auto-immuunziekte van de hersenen en het ruggenmerg.
Voorlopig willen de onderzoekers begrijpen welke signalen plasmacellen volgen in het lef om te weten dat het tijd is dat ze op reis gaan naar de hersenen.
