Tajie Harris, PhD, heeft ontdekt hoe het lichaam een veelvoorkomende hersenparasiet onder controle houdt. Deze ontdekking heeft gevolgen voor herseninfecties, neurodegeneratieve ziekten en meer.
Meer dan 30 miljoen Amerikanen zijn geïnfecteerd met een hersenparasiet die wordt verspreid door katten en besmet vlees, maar de meeste zullen nooit symptomen vertonen. Een nieuwe ontdekking van de University of Virginia School of Medicine verklaart waarom, en die bevinding zou belangrijke implicaties kunnen hebben voor herseninfecties, neurodegeneratieve ziekten en auto-immuunziekten.
De UVA-onderzoekers ontdekten dat de parasiet, Toxoplasma gondii, in toom wordt gehouden door hersenverdedigers die microglia worden genoemd. Deze microglia geven een unieke immuunmolecule af, IL-1a, die immuuncellen uit het bloed rekruteert om de parasiet in de hersenen onder controle te houden, ontdekten de wetenschappers. Dit proces werkt zo goed dat zeer weinig mensen symptomatische toxoplasmose ontwikkelen, de ziekte die de parasiet veroorzaakt.
Inzicht in de rol van microglia is essentieel omdat zij normaal de enige immuuncellen in de hersenen zijn. De nieuwe bevinding onthult hoe ze hulp werven wanneer dat nodig is, en die ontdekking zou van toepassing kunnen zijn op elke hersenaandoening met een immunologische component – waaronder hersenletsel, neurodegeneratieve ziekte, beroerte, multiple sclerose en meer.
“Microglia moeten sterven om de hersenen te redden van deze infectie,” zei onderzoeker Tajie Harris, PhD, van UVA’s Department of Neuroscience en de interim-directeur van het Center for Brain Immunology and Glia (BIG). “Anders blijft de IL-1a vastzitten in de microglia en zou het immuunsysteem niet waarschuwen dat er iets mis is.”
Battleling the Brain Parasite
UVA’s Department of Neuroscience en BIG centrum hebben in de afgelopen jaren ons begrip van de relatie van de hersenen met het immuunsysteem van het lichaam volledig herschreven. Decennia lang leerden leerboeken dat de hersenen losgekoppeld waren van het immuunsysteem. UVA-onderzoek toonde echter aan dat dit niet het geval was, tot ontzetting van de wetenschappelijke gemeenschap. Veel onderzoekers onderzoeken nu de implicaties van die belangrijke ontdekking.
Een van de aandachtsgebieden is microglia en hun rol bij de verdediging van de hersenen. Dit is een moeilijk te beantwoorden vraag geweest omdat microglia nauw verwant zijn met andere immuuncellen elders in het lichaam. Tot voor kort richtten laboratoriuminstrumenten die zijn gemaakt om microglia aan te pakken, zich ook op deze andere cellen, waardoor het moeilijk was om onderscheid te maken tussen de twee.
UVA-onderzoeker Samantha J. Batista, een afgestudeerde student in het lab van Harris, gebruikte een elegante aanpak die gebruikmaakte van de langlevende aard van microglia om hun rol bij herseninfectie te begrijpen. Zij en haar collega’s ontdekten dat de infectie microglia deed sterven op een inflammatoire manier – een manier die de nauw verwante immuuncellen niet doen.
De microglia barstten, zo stelden de onderzoekers vast, om immuuncellen, macrofagen genaamd, te rekruteren om de Toxoplasma gondii infectie onder controle te houden. Deze bevinding helpt verklaren waarom de meeste mensen geen problemen hebben om de parasiet onder controle te houden, terwijl sommigen – vooral mensen met een verzwakt immuunsysteem – erg ziek kunnen worden.
“Inzicht in dit soort paden zou nuttig kunnen zijn voor andere ziekten waarbij neuro-inflammatie een rol speelt,” zei Batista. “We kunnen ons afvragen of het bevorderen van deze route nuttig is in situaties waarin je meer immuunrespons in de hersenen nodig hebt, zoals bij infecties of kanker, en of het remmen van deze molecule nuttig kan zijn bij ziekten die worden aangedreven door te veel neuro-inflammatie, zoals multiple sclerose. Het aanpakken van een specifieke route zoals deze zou minder off-target effecten kunnen hebben dan het aanpakken van ontstekingen in bredere zin.”
In de toekomst willen Harris, Batista en hun medewerkers graag begrijpen hoe microglia de parasieten in de hersenen detecteren. Microglia zouden de aanwezigheid van de parasiet direct kunnen herkennen, of ze zouden schade aan hersenweefsel kunnen herkennen, een fenomeen dat bij veel ziekten voorkomt.
“Het immuunsysteem moet de hersenen binnendringen om gevaarlijke infecties te bestrijden,” zei Harris, die deel uitmaakt van het Carter Immunology Center van UVA. “We begrijpen nu hoe microglia alarm slaan om de hersenen te beschermen. We vermoeden dat soortgelijke signalen worden gemist of verkeerd geïnterpreteerd bij de ziekte van Alzheimer, waardoor een spannende nieuwe onderzoeksweg in het lab wordt geopend.”
Bevindingen gepubliceerd
De onderzoekers hebben hun bevindingen gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications. Het onderzoeksteam bestond uit Batista, Katherine M. Still, David Johanson, Jeremy A. Thompson, Carleigh A. O’Brien, John R. Lukens en Harris.
Het onderzoek werd ondersteund door de National Institutes of Health-subsidies R01NS091067, R56NS106028, R01NS112516, R01NS106383, T32AI007046, T32GM008328 en T32AI007496; een Carter Immunology Center Collaborative Research Grant; Alzheimer’s Association-subsidie AARG-18-566113; de Owens Family Foundation; en een University of Virginia Research & Development Award.
Om op de hoogte te blijven van het laatste nieuws over medisch onderzoek van UVA, abonneert u zich op de Making of Medicine-blog.
Dit artikel is mede geschreven door Katherine Still, een lid van het onderzoeksteam en een gezondheids- en wetenschapsschrijfster bij de Cavalier Daily-studentenkrant van UVA.
Categorieën: Alle berichten