Wat gebeurt er eigenlijk in ons lichaam als we een bacteriële of virale infectie krijgen? En vooral: wat gebeurt er in onze hersenen waardoor we de bekende symptomen krijgen: koorts, koude rillingen, vermoeidheid, hoofdpijn, malaise en verlies van eetlust? Onderzoekers aan de universiteit van Harvard (V.S.) denken een specifiek gebied in de hersenen gevonden dat de aanjager van deze reacties lijkt te zijn. De studie werd onlangs gepubliceerd in wetenschappelijk vaktijdschrift Nature.
Hoofdonderzoeker dr. Jessica Osterhout deed met verschillende teams onderzoek in muizenhersenen. In de hypothalamus, een hersengebied nabij de hersenstam, ontdekten zij een groep neuronen (zenuwcellen) die betrokken lijkt te zijn bij het triggeren van ziektesymptomen zoals koorts en verlies van eetlust.
De hypothalamus regelt de aansturing van het autonome zenuwstelsel, dat verantwoordelijk is voor processen als ademhaling, hartslag en het reguleren van de lichaamstemperatuur. Ook eetlust wordt vanuit de hypothalamus opgewekt, net als gevoelens van dorst en verzadiging. Daarnaast is de hypothalamus de zetel van onze biologische klok, die ons waak- en slaapritme aanstuurt.
De onderzoekers troffen in de groep neuronen receptoren aan die in staat zijn om moleculaire signalen afkomstig van het afweersysteem te herkennen. Die neuronen bevinden zich heel dicht bij de doorlaatbare bloed-hersenbarriere. Het bleek dat cellen –geen neuronen- in die barrière, die in contact staan met bloed dat in aanraking met het perifere immuunsysteem, geactiveerd worden en cytokines en chemokines afscheiden die op hun beurt de groep neuronen in de hypothalamus activeren. Vooralsnog gaat het om onderzoek bij muizen, maar de onderzoekers hopen hetzelfde proces ook in menselijke hersenen vast te stellen.
Potentieel levert de ontdekking een mogelijke route naar nieuwe behandelingen op. Door de neuronen op de een of andere manier te onderdrukken kunnen bijvoorbeeld hoge koortsen bestreden worden. Een koortsreactie is een normale reactie van het afweersysteem om door verhitting bepaalde ziekteverwekkers te elimineren, maar als de koorts te hoog wordt of te lang aanhoudt kan het gevaarlijk worden. Ook gebrek aan eetlust en dorst kan risico’s voor de algehele gezondheid opleveren. Mensen die met chemotherapie behandeld worden hebben doorgaans nauwelijks eetlust, en dat heeft een negatieve invloed op de behandeling en hun gezondheid.
De onderzoekers kwamen op het idee dit onderzoek te doen omdat ze op zoek waren naar de oorzaken van het ‘koortseffect’ bij mensen met autisme. Dat is een fenomeen waarbij autismesymptomen verminderen wanneer de patiënt symptomen van een infectie, zoals koorts, vertoont. De onderzoekers wilden in kaart brengen welke neuronen de koorts aanjagen en een verband vinden met de neuronen die betrokken zijn bij gedrag.
Bij het onderzoek in muismodellen stuitten de onderzoekers op diverse populaties neuronen die geactiveerd worden bij ziekte. Met name een groep van ongeveer 1000 neuronen in een deel van de hypothalamus (het ventraal-mediale preoptisch gebied om precies te zijn) trok de aandacht, vanwege de nabijheid tot de bloed-hersenbarrière.
De wetenschappers injecteerden muizen met stoffen die een bacteriële of virale infectie nabootsen, en bestudeerde welke hersengebieden oplichtten in hersenscans. Met chemogenetica en optogenetica konden de onderzoekers neuronen in de muizenhersenen activeren of juist tot zwijgen brengen, en zo exact zien welke functies door de neuronen werden aangestuurd. Op die manier konden zij de neuronen aanzetten om koorts te veroorzaken, en om de eetlust te verminderen. De neuronen in het gebied interacteren met 12 hersengebieden, onder meer gebieden die betrokken zijn bij pijn, dorst en sociale interactie. Mogelijk zijn er dus nog meer ziekteprocessen terug te voeren op de neuronen in de hypothalamus.
De onderzoekers merkten ook dat de neuronen verhoogde activiteit vertoonden wanneer moleculen uit het immuunsysteem –aan de ‘andere kant’ van de bloed-hersenbarrière dus- krachtiger signaleerden. Blijkbaar is het ventraal-mediale preoptische gebied in de hypothalamus een plek waar de hersenen en het immuunsysteem onderling informatie uitwisselen dankzij paracriene signalering, een communicatiemanier tussen cellen waarbij een cel een signaal produceert om veranderingen in nabijgelegen cellen te induceren, waardoor het gedrag van die cellen verandert.
Referentie
Jessica A. Osterhout, Vikrant Kapoor, Stephen W. Eichhorn, et al. A preoptic neuronal population controls fever and appetite during sickness. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04793-z
