In de masterclass gaan we het vooral hebben over inflammatie van het centrale zenuwstelsel en specifiek over de
hersenen. De hersenen bestaan uit het cerebrum, het cerebellum en de
hersenstam (afbeelding 1). Ieder onderdeel heeft zijn unieke functie die verantwoordelijk is voor
onze cognitieve, sensorische en motorische vaardigheden. Om deze vaardigheden uit te voeren is communicatie nodig
tussen verschillende celtypen in de hersenen. Maar welke cellen doen dat precies? En hoe communiceren ze met elkaar?
Afbeelding 1: De hersenen bestaan uit het cerebrum, het cerebellum en de hersenstam (brain stem).
Communicatie in de hersenen
De hersenen bestaan hoofdzakelijk uit twee typen cellen, namelijk neuronen en gliacellen. Neuronen
zijn zenuwcellen. Ze verwerken informatie en brengen informatie over naar andere neuronen en cellen via elektrische
en chemische signalen. Dat gebeurt als volgt. De neuron ziet eruit als een cel met vertakkingen, die
dendrieten worden genoemd (afbeelding 2). Hier lopen elektrische signalen doorheen. Echter, de
neuron bevat één lange dendriet die axon wordt genoemd. Aan de uiteinden maken axonen contact met
een andere axon. Dat worden synapsen genoemd. In deze synaps wordt het elektrisch signaal dat door
de axon liep omgezet in een chemisch signaal, zodat het signaal de ruimte tussen twee zenuwcellen kan overbruggen en
kan worden doorgegeven.
Het chemisch signaal maakt gebruik van neurotransmitters. Neurotransmitters zijn communicatiestofjes van de hersenen.
Ze worden afgegeven in de synaptische spleet en binden vervolgens aan receptoren op de dendrieten
van het volgende neuron (afbeelding 3). Op die manier kunnen zenuwcellen met elkaar communiceren.
Afbeelding 2: communicatie tussen 2 neuronen. De ene neuron brengt informatie over naar de andere neuron. Dit
doet hij door chemische stoffen (neurotransmitters) af te geven in de synaptische spleet. Deze chemische stoffen
maken vervolgens contact met de dendriet van de andere neuron en ontvangt zo de informatie.
Afbeelding 3: neurotransmitters in blaasjes worden vervoerd naar de synaptische spleet. Daar worden ze
vrijgelaten en komen vervolgens terecht op receptoren van een andere neuron.
De cellen geven niet altijd dezelfde soort informatie door, maar het verschilt iedere keer. Afhankelijk van het type
neurotransmitter (tabel 1) of de soort receptor waar het aan bindt, kan het een signaal de volgende zenuwcel
stimuleren of remmen. Op deze manier wordt informatie doorgegeven of net niet
doorgegeven van de ene naar de andere neuron.
Hieronder staan een aantal bekende neurotransmitters met hun functies.
| Neurotransmitter |
Functies |
| Dopamine |
Stimuleert beloningscentra in de hersenen; reguleert stemming en motivatie. |
| (Nor)adrenaline |
Reguleert de reactie op stress; stimuleert alertheid en reactievermogen. |
| Serotonine |
Reguleert stemming, slaap, eetlust; betrokken bij emotieregulatie. |
| Acetylcholine |
Reguleert spierbeweging en de spijsvertering; betrokken bij geheugen, leren en aandacht. |
| GABA |
Remt neurale activiteit; betrokken bij het verminderen van angst en stress. |
| Glutamaat |
Stimuleert neurale activiteit; belangrijk voor leren en geheugen. |
| Histamine |
Reguleert diverse lichaamsfuncties; betrokken bij immuunrespons en slaap-waakcyclus. |
| Endorfine |
Stimuleren gevoelens van plezier en pijnverlichting; reguleren stressrespons. |
Tabel 1: Neurotransmitters en hun bijbehorende functies.
Welke cellen zitten er in de hersenen?
Neuronen zijn dus belangrijk in het overbrengen van informatie van de ene cel naar de andere. Maar
neuronen doen het niet alleen. Ze worden namelijk geholpen door andere cellen, genaamd gliacellen.
Gliacellen ondersteunen de functies van neuronen (afbeelding 4). Gliacellen bestaan uit
verschillende cellen, met elk hun specifieke functies.
Gliacellen bestaan uit:
- Astrocyten
- Microgliacellen
- Oligodendrocyten
- Ependymcellen
Afbeelding 4: cellen van de hersenen, inclusief de neuron, oligodendrocyt, microgliacel, astrocyt en
ependymcellen. Verder zie je de myelineschede om de axon heen gewikkeld.
Astrocyten
Laten we beginnen bij de astrocyten. Zoals alle gliacellen ondersteunen ook astrocyten de neuronen. Astrocyten zijn
onderdeel van de bloed-hersen-barrière en zijn onder meer verantwoordelijk om de doorbloeding in de
hersenen te reguleren, waarbij voedingsstoffen en energie worden aangeleverd. Ook
spelen zij een rol in de regulatie van de synapsen, waardoor astrocyten ook belangrijk zijn in de
communicatie tussen cellen. Daarnaast dragen zij bij aan de productie van myeline.
Myeline is een isolerende laag rondom axonen dat voor een snellere geleiding zorgt van de
elektrische signalen.
Een andere belangrijke taak van astrocyten is het activeren of deactiveren van het immuunsysteem.
Dit doen zij onder andere door het uitscheiden van cytokinen. Cytokinen dienen als communicatiestofjes in het
lichaam. Maar astrocyten kunnen ook complementeiwitten produceren en zo het complementsysteem activeren. Maar wat is
het complementsysteem precies?
Het complementsysteem is onderdeel van het immuunsysteem. Wanneer er ziekteverwekkers of beschadigde
cellen gedetecteerd zijn in de hersenen, gaan astrocyten complementeiwitten uitscheiden. Deze complementeiwitten
gaan op de ziekteverwekkers of beschadigde cellen zitten, waardoor ze als het ware ‘gelabeld’ worden en zo
zichtbaarder zijn voor cellen van het immuunsysteem die ze vervolgens opruimen.
Microgliacellen
Een ander onderdeel van gliacellen zijn microgliacellen. Microgliacellen functioneren als
macrofagen, een celtype van het immuunsysteem. Wanneer er schade of een ziekteverwekkers is
gedetecteerd bewegen de microgliacellen naar die plaats, waar ze vervolgens de beschadigde cel of de ziekteverwekker
opruimen.
Microgliacellen kunnen, net als macrofagen, zowel pro-inflammatoire en anti-inflammatoire functies uitoefenen.
Wanneer deze cellen pro-inflammatoire functies uitoefenen, wordt gezegd dat de cel een M1-fenotype
heeft. Een anti-inflammatoire microgliacel heeft een M2-fenotype. De cel switcht tussen een M1- en
M2-fenotype afhankelijk van omgevingsfactoren rond de cel. Wanneer er bijvoorbeeld een ziekteverwekker aanwezig is,
neemt de microgliacel een M1-fenotype aan. Vervolgens produceert de cel pro-inflammatoire cytokinen, die ervoor
zorgen dat immuuncellen gemakkelijker door de bloed-hersenbarrière heenkomen om zo de ziekteverwekker te bestrijden.
Echter, de M1-microgliacellen mogen niet te lang geactiveerd zijn. Ze brengen namelijk schade aan. Het is dus
belangrijk dat na verwijdering van de ziekteverwekkers de microgliacellen weer switchen naar een M2-fenotype. Hoe je
dat doet, leer je in de masterclass over het ontstoken
brein.
Oligodendrocyten
Weet je nog dat astrocyten bijdragen aan de productie van myeline? Oligodendrocyten houden zich daar
ook mee bezig. Oligodendrocyten zijn zelfs verantwoordelijk voor het produceren van myelineschede rond axonen.
Myeline werkt als een soort beschermende isoleerlaag rondom de axonen en zorgt ervoor dat actiepotentialen sneller
worden getransporteerd door de cel heen.
Deze cellen zijn gevoelig voor verschillende aandoeningen, waaronder auto-immuunziekten zoals multiple sclerose (MS),
waarbij het immuunsysteem de myelineschedes aanvalt en beschadigt. Dit leidt vervolgens tot verlies van
signaaloverdracht.
Een andere belangrijke rol van oligodendrocyten is het afvangen van overtollig glutamaat, zodat deze
sterk prikkelende neurotransmitter niet ophoopt en schade kan aanrichten. Ontstekingsactiviteit in de hersenen kan
de opnamecapaciteit van deze oligodendrocyten voor glutamaat verminderen waardoor schade kan gaan ontstaan en
ziektebeelden kunnen worden veroorzaakt [1].
Ependymcellen
Als laatste bespreken we nog de ependymcellen. Ependymcellen bekleden de holtes in de hersenen
(ventrikels) en zijn betrokken bij productie en circulatie van hersenvocht. Deze vloeistof
ondersteunt niet alleen de bescherming van de hersenen, maar transporteert ook voedingsstoffen en verwijdert
afvalstoffen. De samenwerking tussen ependymcellen is van vitaal belang voor de regulatie van de samenstelling en
druk van het hersenvocht. Dit is belangrijk voor verschillende hersenfuncties, inclusief de bescherming en juiste
omgeving voor neuronen.
Het glymfatisch systeem
Naast de ependymcellen die verantwoordelijk zijn voor het verwijderen van afvalstoffen, is er ook nog het glymfatisch
systeem die de hersenen reinigt. Maar wat is dat precies? Je hebt vast van het lymfatisch systeem gehoord, maar
misschien nog niet van het glymfatisch systeem. Het glymfatisch systeem is vergelijkbaar met het
lymfatisch systeem, maar dan in de hersenen [2]. Een lange tijd werd gedacht dat er in de hersenen niet zo’n
reinigingssysteem was zoals in de rest van het lichaam. Maar het tegendeel is bewezen. Het glymfatisch systeem zorgt
voor de verwijdering van afvalstoffen. Het werkt door het hersenvocht door de interstitiële ruimtes van de hersenen
te laten stromen. Bovendien spelen astrocyten een belangrijke rol bij de reiniging van de hersenen. En daarnaast
stimuleert slaap de afvoer van afvalstoffen. Daarom is slaap en de slaapkwaliteit zo
belangrijk.
Communicatie tussen de hersenen en het immuunsysteem
Naast dat men vroeger dacht dat er in de hersenen geen soortgelijk lymfatisch systeem was, werd vroeger ook onterecht
gedacht dat de hersenen en het immuunsysteem afzonderlijk van elkaar werkten. Echter, onderzoek liet blijken dat de
hersenen en het immuunsysteem zelfs continu met elkaar communiceren. De communicatie gaat via verschillende
mechanismen om zo de gezondheid en functionaliteit van het lichaam te handhaven, onder andere via:
Neuro-immuuncommunicatie: Er zijn zenuwbanen die rechtstreeks verbonden zijn met delen van het
immuunsysteem. Dit stelt de hersenen in staat om signalen naar het immuunsysteem te sturen en andersom.
Chemische boodschappers: Neurotransmitters en hormonen die in de hersenen worden geproduceerd,
kunnen het immuunsysteem beïnvloeden. Zo kunnen stresshormonen de immuunrespons beïnvloeden.
Ontstekingsreacties: De hersenen kunnen het immuunsysteem activeren om ontstekingen te verminderen
of te verhogen, afhankelijk van de behoeften van het lichaam.
Bloed-hersenbarrière: Deze barrière reguleert welke stoffen vanuit de bloedbaan de hersenen kunnen
betreden. Het immuunsysteem bewaakt deze barrière om schadelijke stoffen buiten te houden en tegelijkertijd de
hersenen te beschermen.
Neuro-inflammatie
Het is zeer voordelig dat de hersenen en het immuunsysteem nauw met elkaar in verband staan. Wanneer er iets mis is,
zoals schade of een infectie, kan neuro-inflammatie ontstaan. Deze neuro-inflammatie is in eerste instantie
beschermend en erg nuttig, maar als deze langdurig blijft aanhouden kunnen er problemen ontstaan. Chronische
neuro-inflammatie komt veel voor in de Westerse landen. De symptomen kunnen variëren van milde
symptomen zoals hoofdpijn, vermoeidheid en ‘brain fog’, tot ernstige klachten, zoals cognitieve problemen,
neurologische stoornissen of psychiatrische ziektebeelden.
Een chronische neuro-inflammatie kan onder andere worden veroorzaakt door de aanwezigheid van bacteriële toxines in
de bloedbaan. Wanneer bacteriële toxines zoals endotoxinen in de bloedbaan terechtkomen, kunnen ze een immuunrespons
veroorzaken die leidt tot een systemische ontsteking, dus ook een ontsteking in de hersenen. Dergelijke endotoxines
kunnen enkel in de bloedbaan terecht komen als ze via de darmen, longen of huid het lichaam zijn binnengeraakt.
Overmatige pro-inflammatoire immuuncellen, cytokinen en andere moleculen verstoren dan het delicate evenwicht in de
hersenen. Dit kan leiden tot schade aan neuronen, gliacellen en zelfs aan omringende weefsels in het zenuwstelsel.
Hierdoor ontstaat er een chronische ontsteking in de hersenen en dat kan leiden tot
neurodegeneratie. Onder neurodegeneratieve ziektebeelden vallen ziektebeelden als Alzheimer, MS en
Parkinson.
Het is dus van groot belang om neuro-inflammatie te vermijden of tijdig op te sporen en te behandelen. Maar hoe doe
je dat? Erik Schut gaat hier in de masterclass uitgebreid op
in.
