Verkeerde communicatie tussen hersencellen kan leiden tot hersenziekten zoals parkinson

Patrik Verstreken (VIB/K.U.Leuven) ontdekt het mechanisme dat ervoor zorgt dat hersencellen de juiste signalen langdurig na elkaar kunnen blijven doorgeven. Dit proces is niet in balans bij verschillende hersenziekten zoals parkinson. Verstreken en zijn collega’s ontdekten dat het enzym ‘Skywalker’ deze subtiele balans in communicatie controleert.

Patrik Verstreken: ‘Ik hoop dat het verder ontrafelen van de werking van Skywalker ons niet alleen meer zal leren over hoe hersencellen met elkaar communiceren, maarook zal leiden tot nieuwe diagnosemiddelen en therapieën voor hersenaandoeningen zoals parkinson.’

Communicatie tussen hersencellen
Hersenproblemen eisen een grote maatschappelijke tol. Meer dan 8% van de Westerse populatie is afhankelijk van verdovende middelen. 20% lijdt aan een mentale afwijking en men schat dat 1 miljard mensen lijdt onder de effecten van neurologische aandoeningen. Die problemen worden grotendeels veroorzaakt door een verstoring van de communicatie tussen hersencellen. Een oplossing kan alleen komen als we tot in het kleinste detail begrijpen wat er gebeurt.

Communicatie tussen hersencellen gebeurt aan een synaps, waar een elektrische boodschap wordt doorgegeven via een vesikel (ballonnetje met signaalstoffen). Het vesikel zet de signaalstoffen vrij en activeert zo een andere hersencel.

Oog voor de juiste balans
De vesikels worden verschillende keren opnieuw gebruikt. Hierbij takelen de eiwitten die ze nodig hebben om hun functie correct uit te oefenen, na verloop van tijd af. Dit beïnvloedt het vrijzetten van de signaalstoffen. Hoe vesikels tijdens dit recyclageproces operationeel worden gehouden, was tot op heden een raadsel. De meeste soorten cellen hebben in dit recyclageproces een tussenstap ingebouwd via de ‘endosomen’, speciale compartimenten in de cel. In de endosomen worden de vesikeleiwitten gesorteerd om een optimale werking van de gerecyleerde vesikels te garanderen.

Bij hersencellen was het niet duidelijk of deze tussenstap relevant was bij de recyclage van de vesikels. Verschillende studies leken aan te tonen dat deze stap niet plaatsvindt in hersencellen.

Skywalker reguleert communicatie tussen hersencellen.
Patrik Verstreken en zijn collega’s hebben nu ontdekt dat er een enzym is, dat ze ‘Skywalker’ hebben genoemd, dat tussenstap reguleert. De VIB-onderzoekers onderzochten fruitvliegjes die geen Skywalker kunnen aanmaken. Bij deze zogenaamde ‘sky vliegjes’ zagen ze dat kapotte eiwitten uit de vesikels makkelijker vervangen werden, en dat er veel meer signaalstoffen vrijgegeven werden dan in de synapsen bij gewone fruitvliegjes. Een tekort aan skywalker versterkt met ander woorden het signaal tussen twee hersencellen, met overstresste vliegjes tot gevolg.

Maar de ontdekking dat het afremmen van Skywalker tot een sterker signaal tussen hersencellen leidt, biedt wel perspectieven in de strijd tegen hersenziekten zoals parkinson.. In het vroege stadium van deze aandoeningen zijn de signalen tussen hersencellen immers te zwak. Verstreken wil dit verder onderzoeken, maar beseft wel dat het een hele uitdaging zal zijn om het subtiele evenwicht voor een optimale communicatie te behouden.

Vragen
Aangezien dit onderzoek vragen kan oproepen, willen we u vragen te verwijzen naar het e-mailadres dat VIB hiervoor ter beschikking stelt. Iedereen kan met vragen over dit medisch onderzoek terecht op patienteninfo@vib.be.

Relevante wetenschappelijke publicatie
Loss of Skywalker reveals synaptic endosomes as sorting stations for synaptic vesicle proteins, Uytterhoeven et al., Cell
Paper via Press Office van Cell: elyons@cell.com

Financiering
Dit onderzoek werd gefinancierd door Marie Curie, ERC, FWO, Methusalem, Francqui Stichting, IWT, K.U.Leuven en VIB.