Waarom herstelt een ruggenmergletsel niet? (En wat kunnen we daar aan doen?)
Een Leuvens onderzoeksteam ontdekt een verandering in communicatie tussen zenuwcellen die herstel na een ruggenmergletsel belet
6 mei 2022
6 mei 2022
Een onderzoeksteam aan NERF (een initiatief van imec, KU Leuven en VIB) onder leiding van prof. Aya Takeoka heeft ontdekt dat specifieke zenuwcellen in het ruggenmerg hun communicatie omschakelen als reactie op een ruggenmergletsel. Deze omschakeling verandert de signalen die deze zenuwcellen uitsturen naar motorneuronen, die op hun beurt spieren activeren en dus beweging stimuleren. Onderzoek bij muizen wijst uit dat het omkeren van deze schakeling het herstel na een ruggenmergletsel drastisch kan verbeteren, vooral in combinatie met fysieke training. De resultaten bieden perspectief voor revalidatiestrategieën voor patiënten en worden vandaag gepubliceerd in het vakblad Nature Neuroscience.
Elk jaar lopen zo’n 10.000 mensen in Europa een ruggenmergletsel op, veelal met blijvende verlamming als gevolg. Aangezien er momenteel geen behandeling bestaat om beschadigde zenuwbanen in het ruggenmerg te herstellen, leven er - alleen al in de EU - zo’n 200.000 mensen met de zware gevolgen van een ruggenmergletsel.
Professor Aya Takeoka bestudeert de zenuwnetwerken in onze hersenen en ruggengraat die beweging aansturen. In haar labo, verbonden aan Neuro-Electronics Research Flanders (NERF), een initiatief van imec, KU Leuven en VIB, zoekt ze samen met haar team naar inzichten die kunnen helpen bij het herstellen van een ruggenmergtrauma. "Er is nog veel dat we niet begrijpen over de plasticiteit van zenuwcellen en deze kennis zou ons kunnen helpen om de levenskwaliteit van patiënten met een ruggenmergletsel te verbeteren," zegt Takeoka.
Plasticiteit aan- en uitschakelen
Uit onderzoek blijkt dat een ernstig ruggenmergletsel bij volwassenen onomkeerbare verlamming veroorzaakt, terwijl eenzelfde letsel opgelopen op erg jonge leeftijd helemaal niet tot verlamming hoeft te leiden. "Waarom het ruggenmerg dit in sommige situaties wel kan, maar niet altijd, is één van de centrale vragen voor onderzoekers in ons vakgebied," legt Takeoka uit.
Samen met haar team ging ze na hoe de reorganisatie van het zenuwnetwerk na een letsel beïnvloed wordt door leeftijd en fysieke activiteit.
"We ontdekten dat een ruggenmergletsel op volwassen leeftijd ervoor zorgt dat bepaalde zenuwcellen in het ruggenmerg hun normale communicatiemodus uitschakelen, waarbij ze in feite het signaal omkeren dat ze normaal doorgeven aan motorneuronen, de zenuwcellen die uiteindelijk de spieren activeren," zegt Hannah Bertels, doctoraatsstudente in het labo van Takeoka.
In plaats van de motorneuronen te stimuleren, remmen de zenuwcellen hun communicatie juist af. Belangrijk om weten is dat deze omschakeling niet optrad bij een ruggenmergletsel op jonge leeftijd.
Een specifieke aanpak
De onderzoekers gingen nog een stap verder en gingen na of ingrijpen in dit proces het herstelproces ook zou kunnen veranderen. Bertels: "We ontdekten dat als we deze omschakeling in communicatie verhinderden, het herstel na een letsel drastische verbeterde, zeker in combinatie met dagelijkse training."
Het omgekeerde was ook waar: het forceren van de uitschakeling van dezelfde zenuwcellen na een letsel op zeer jonge leeftijd - waar dat normaal niet gebeurt - maakte dat deze dieren hun opmerkelijke vermogen om toch te kunnen lopen verloren, wat eens te meer aantoont dat het behouden van de stimulatie-activiteit (d.w.z. de schakelaar 'aan' laten staan) essentieel is.
"Ons onderzoek toont aan dat de dynamische omschakeling van specifieke zenuwcellen in het ruggenmerg een impact heeft op het herstel van een ruggenmergletsel," zegt Takeoka. "Hoewel nog moet blijken of deze inzichten ook vertaald kunnen worden naar patiënten, wijzen onze resultaten alvast op het belang van een gerichte aanpak van een specifieke groep zenuwcellen, in combinatie met fysiotherapie, bij de revalidatie na een ruggenmergletsel."
Publicatie
Neurotransmitter phenotype switching by spinal excitatory interneurons regulates locomotor recovery after spinal cord injury
Bertels et al. Nature Neuroscience 2022
Vragen?
Een doorbraak in onderzoek betekent niet hetzelfde als een doorbraak in de geneeskunde. De verwezenlijkingen van VIB-onderzoekers kunnen de basis vormen voor nieuwe therapieën, maar het ontwikkelingstraject neemt nog jaren in beslag. Dit kan veel vragen oproepen. Daarom vragen we u om in uw reportage of artikel te verwijzen naar het e-mailadres dat VIB hiervoor ter beschikking stelt. Iedereen kan er met vragen omtrent dit en ander medisch gericht onderzoek terecht: [email protected].