Witte stof van MS-brein laat al afwijkingen zien nog voor ontstekingen tot uiting komen

Patiënten met MS laten structurele afwijkingen zien in hun witte stof, nog voor er MS-ontstekingen ontstaan. Dit blijkt uit een nieuwe gezamenlijke studie van het Nederlands Herseninstituut (NIN) in Amsterdam en het Max Planck Institute for Multidisciplinary Sciences in Göttingen (MPI). Kan deze bevinding een target zijn voor een nieuwe behandeling om nieuwe MS-ontstekingen te voorkomen?

Multiple sclerose (MS) is een chronische ontstekingsziekte van het centrale zenuwstelsel. Zowel bij vroege als bij gevorderde progressieve MS ontstaan er ​​laesies in de witte stof van het brein. Laesies zijn de ontstekingsplekken waar de myeline wordt afgebroken en opgenomen wordt door microgliacellen (de immuuncellen van ons brein). Maar zien we al iets in het weefsel nog voordat deze ontstekingsplekken ontstaan?

Om antwoord te geven op deze vraag hebben Aletta van den Bosch van het onderzoeksteam van Inge Huitinga (NIN) samen met Wiebke Moebius (MPI) gekeken in humane post-mortem hersenen van MS-patiënten en controles die gedoneerd zijn aan de Nederlandse Hersenbank. Hun focus was in het bijzonder op de zogeheten ‘normaal ogende witte stof’. Zoals de naam al doet vermoeden, zijn dit plekken die er nog normaal uitzien, en waar nog geen laesies zijn ontstaan. Hoe kan het dat mensen met MS hier later wel laesies gaan ontwikkelen en mensen zonder MS niet?

Het team heeft tot in detail naar myeline gekeken om te zien of daar al hele vroege veranderingen te zien zijn bij mensen met MS. Myeline is een isolerende witte, vetachtige stof die tot 150 keer rondom de uitlopers van zenuwcellen zit gewikkeld.  Op regelmatige afstanden van elkaar zitten er onderbrekingen van de myeline, dit zijn de Nodes of Ranvier. Tijdens het doorgeven van elektrische signalen springt het signaal van de ene Node of Ranvier naar de volgende, waardoor een axon met myeline 100 keer sneller een signaal kan doorgeven dan een axon zonder myeline.

Bij mensen met MS is er schade aan myeline en raakt de signaaloverdracht in het centrale zenuwstelsel verstoord waardoor mensen problemen kunnen krijgen met functies als lopen en zien. Wat voor veranderingen in het hersenweefsel kunnen we al in een vroeg stadium van MS waarnemen?

Ultrasterke microscoop

Aletta van den Bosch: ‘Om myeline goed te kunnen bestuderen, hebben we gekeken naar de oogzenuw. In dit gebied gaan alle uitlopers van zenuwcellen heel mooi in dezelfde richting, waardoor we de myeline goed in beeld kunnen brengen. We hebben dit gedaan door gebruik te maken van elektronenmicroscopie. Met deze techniek hebben we tot 30.000 keer ingezoomd op een dwarsdoorsnede van een uitloper.’

‘Bij MS bleek myeline minder strak om de uitloper gewikkeld te zijn. Dit betekent dat de zenuwuitloper niet goed geïsoleerd is. En dat heeft grote gevolgen: het signaal kan minder goed doorgegeven worden. Wat we zagen is dat op de plekken waar myeline losser zat, er ook verstoring was van de Nodes of Ranvier en dat er meer T cellen en geactiveerde microglia waren. Bovendien waren er meer mitochondriën te zien. Mitochondriën zijn de energiefabriekjes van de cel, dus dit verschijnsel kan erop wijzen dat er meer energie nodig is voor verplaatsing van het signaal en onderhoud van de uitlopers.’

Figuur: Elektronenmicroscoopfoto van een zenuwuitloper met myeline (zwarte banden) in de oogzenuw van een MS-patiënt. In geel de ruimtes tussen de myeline lagen die vergroot zijn in MS (Credit: W. Möbius, Max Planck Institute for Multidisciplinary Sciences)

Schadelijke bijproducten

‘Hoewel mitochondriën in principe goed zijn voor de productie van energie, ontstaan er ook veel bijproducten zoals zuurstofradicalen. We vermoeden dat dit een versterkende factor is voor de afbraak van myeline: de myeline is al slecht, waardoor er meer mitochondriën bijkomen om meer energie te leveren, waardoor de omstandigheden vervolgens nog slechter worden. De theorie is dat er een drempelwaarde nodig is om het aftakelingsproces in gang te zetten. Ook kan het zijn dat het lichaam de losse myeline eerder als ‘vreemd’ herkend, waardoor dit de start kan zijn van afbraak door afweercellen.’

‘Het is nieuw dat we in deze studie zo gedetailleerd naar humaan weefsel kunnen kijken. Bijna al het onderzoek is tot dusver in proefdieren gedaan, wat heel goed onderzoek is, maar soms moeilijker te vertalen naar de mens. Dit is het eerste inkijkje in hoe het er op ultrastructureel niveau aan toegaat bij mensen met MS en wat precies leidt tot de laesies. Je hebt heel goed weefsel nodig om dit te kunnen. Hier komt het belang van de hersenbank naar voren.’

Toekomstperspectief

‘Een vervolgstap is om te kijken of je kunt voorkomen dat de myeline losser om zenuwuitlopers gaat winden.  We willen in kweekschaaltjes gaan experimenteren om te kijken of we de winding van myeline om zenuwuitlopers sterker kunnen maken. Vervolgens zal dat eerst weer in proefdieren getest moeten worden, voordat de stap naar mensen gemaakt kan worden. Het zou geweldig zijn als we iets kunnen vinden om het loslaten van myeline te voorkomen. Je voorkomt dan niet de schade van de laesies die er al zitten, maar je zou dan misschien wel het ontstaan van nieuwe laesies tegen kunnen gaan. Dit zou een heel nieuw target bieden voor het behandelen van MS.’

Bron: Annals of Neurology

Contact: Aletta van den Bosch (a.v.d.bosch@nin.knaw.nl) en Inge Huitinga (i.huitinga@nin.knaw.nl)