De ontdekking van een nieuw celtype schudt de neurowetenschap wakker

Een recente studie onthulde een subset van astrocyten met ongekende eigenschappen die in staat zijn glutamaat vrij te geven, een sleutelcomponent van neuronale communicatie. Deze bevinding roept vragen op over de rol die traditioneel wordt toegeschreven aan astrocyten, die vaak worden gezien als eenvoudige steuncellen. De implicaties zijn breed en bieden nieuwe perspectieven voor het begrijpen van neurodegeneratieve ziekten en het ontwikkelen van innovatieve therapieën.

Onlangs heeft een onderzoek door neurowetenschappers van de afdeling Basic Neurosciences van de Faculteit Biologie en Geneeskunde van de Universiteit van Lausanne (UNIL) en het Wiess Center for Bioengineering and Neuroscience in Genève licht geworpen op een nieuwe subset van astrocyten. Tot nu toe werden CZS-cellen beschouwd als eenvoudige ondersteuningen. Ze worden ‘glutamaterge astrocyten’ genoemd en hebben het vermogen om glutamaat vrij te geven, een neurotransmitter die essentieel is voor optimale communicatie tussen neuronen. Deze ontdekking zou ons begrip van neuronale communicatie kunnen verdiepen en nieuwe wegen kunnen openen voor onderzoek naar neurodegeneratieve ziekten. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift
natuur.

methodologie

Om deze ontdekking te doen, gebruikten de onderzoekers een techniek genaamd scRNA-seq. Deze technologie is een geavanceerde methode om genexpressie op individueel celniveau te onderzoeken. In tegenstelling tot traditionele methoden die weefselmonsters analyseren die veel cellen bevatten, biedt scRNA-seq een ongekende resolutie, waardoor details worden onthuld die mogelijk verborgen zijn in de verzamelde gegevens.

Ze richtten zich op de hippocampus, een hersengebied dat geassocieerd is met geheugen en leren. Met behulp van scRNA-seq konden ze 15 verschillende groepen (of groepen) cellen identificeren op basis van hun genexpressieprofielen. Elke groep vertegenwoordigt een groep cellen met vergelijkbare functies of kenmerken.

Van deze groepen onderscheidde één zich in het bijzonder van de anderen. Het genetische profiel duidde op activiteit gerelateerd aan glutamaat, een belangrijke neurotransmitter in de hersenen. Deze waarneming was verrassend omdat astrocyten tot nu toe vooral als steuncellen werden gezien, en niet als actieve spelers in het glutamaattransport. Deze bevinding geeft dus aan dat deze cellen mogelijk een actievere en complexere rol spelen in neurale communicatie dan we eerder dachten.

Astrocyten en hun rol

Astrocyten zijn een soort gliacellen. Historisch gezien werden deze cellen gezien als de ‘werkers’ van het zenuwstelsel, die structurele en voedingsondersteuning boden aan neuronen, de elektrisch actieve hersencellen. Deze traditionele kijk op astrocyten is echter herzien met de ontdekking van deze glutamaatgerelateerde ‘hybride’ cellen.

Neurowetenschappers hebben dus geprobeerd uit te vinden of deze hybride cellen functioneel zijn, dat wil zeggen in staat zijn glutamaat vrij te geven met een snelheid die vergelijkbaar is met die van synaptische transmissie. Om dit te doen, gebruikten ze een geavanceerde beeldvormingstechniek om glutamaat te visualiseren dat vrijkomt uit blaasjes in het hersenweefsel van levende muizen.

UNIL Professor Emeritus en Visiting Professor aan het Wyss Center Andrea Volterra, mededirecteur van de studie, legt uit in een UNIL-persbericht. :” We identificeerden een subset van astrocyten die reageren op selectieve stimuli met snelle afgifte van glutamaat, die plaatsvond in ruimtelijk gedefinieerde gebieden van deze cellen die doen denken aan synapsen. “.

Bovendien heeft deze afgifte van glutamaat een effect op de synaptische transmissie en reguleert het de neuronale circuits. Het onderzoeksteam kon dit aantonen door de expressie van VGLUT’s (cellen die verantwoordelijk zijn voor het vullen van blaasjes die specifiek zijn voor de afgifte van glutamaat) door de hybride cellen te onderdrukken. ” Dit zijn de cellen die de activiteit van neuronen moduleren: ze controleren het communicatieniveau en de excitatie van neuronen Zonder dit functionele mechanisme laat de studie zien dat de langetermijnpotentiëring (het neurale proces dat betrokken is bij het onthouden van mechanismen) wordt gewijzigd en dat het geheugen van muizen wordt aangetast.

Implicaties voor de neurowetenschappen

Bovendien versterkt de aanwezigheid van glutamatergische astrocyten bij mensen het idee van hun belang. Dit betekent dat de rol ervan niet beperkt is tot een fenomeen dat wordt waargenomen bij proefdieren, maar directe implicaties zou kunnen hebben voor het begrijpen van hoe het menselijk brein werkt. Deze ontdekking zou uiteindelijk kunnen leiden tot nieuwe therapeutische mogelijkheden voor de behandeling van verschillende neurologische aandoeningen, door zich specifiek op deze glutamatergische astrocyten te richten.

Neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson of amyotrofische laterale sclerose (de ziekte van Charcot) worden inderdaad gekenmerkt door de progressieve achteruitgang van zenuwcellen. Als glutamatergische astrocyten inderdaad betrokken zijn bij neuronale communicatie, betekent dit dat ze ook een rol kunnen spelen bij deze ziekten. Een disfunctie in deze cellen kan bijdragen aan een defect in de glutamaattransmissie, wat op zijn beurt de neuronale gezondheid en functie kan beïnvloeden. Door zich specifiek te richten op glutamatergische astrocyten, kan het mogelijk zijn dit transport te moduleren en mogelijk de progressie van bepaalde neurodegeneratieve ziekten te vertragen of om te keren.

Bovendien geeft deze ontdekking aan dat de hersenen veel complexer zijn dan we dachten, inclusief interacties tussen cellen die nog niet volledig worden begrepen. Dit nieuwe perspectief zou kunnen leiden tot een herevaluatie van veel eerdere onderzoeken.

bron : natuur