Een zogenoemd Lewy-body, een opeenhoping van verkeerd gevouwen proteïnen, in de hersenen van een parkinson-patiënt. Suraj Rajan/Wikimedia Commons/CC BY-SA 3;0

Parkinson verspreidt zich van cel tot cel in de hersenen langs kleine kanaaltjes

Piepkleine kanaaltjes tussen hersencellen zijn betrokken bij een pas ontdekt mechanisme waardoor de ziekte van Parkinson zich kan verspreiden doorheen de hersenen. Uit een nieuwe studie van Zweedse en Duitse onderzoekers blijkt dat schadelijke proteïnen die samenklonteren zich kunnen binden aan proteïnen die de kanaaltjes vormen. Ze kunnen zo 'meeliften' met die proteïnen en zich verspreiden naar gezonde cellen. Mogelijk wordt dat op termijn een nieuw doelwit voor een behandeling.

Neurodegeneratieve aandoeningen, zoals alzheimer, parkinson en huntington, tasten verschillende delen van de hersenen aan, maar onderzoek heeft aangetoond dat de processen die zich afspelen in de door deze ziekten aangetaste cellen veel met elkaar gemeen hebben, ondanks het verschil in locatie. 

Een kenmerk van deze ziekten is dat bepaalde proteïnen opeenhopingen beginnen te vormen, samenklonteringen, die de cel beschadigen en uiteindelijk doden. Bij parkinson zijn daarbij verkeerd gevouwen exemplaren betrokken van een proteïne dat alpha-synucleïne genoemd wordt. Deze samenklonteringen kunnen normale vormen van alpha-synucleïne 'rekruteren', wat de vorming van meer proteïne-ophopingen veroorzaakt. 

"De laatste tientalen jaren zijn we ons ervan bewust geworden dat de afzettingen van proteïnen zich kunnen verspreiden van cel tot cel, waarbij ze werken als een zaadje dat een nieuwe cyclus van opeenhopingen in gang zet in de volgende cel. De ziekte verspreidt zich zo in de hersenen op een manier die gelijkaardig is aan een infectie. We willen begrijpen hoe de proteïne zich verspreidt, en we willen deze kennis gebruiken om op lange termijn de verspreiding van de ziekte in de hersenen te verhinderen", zei Martin Hallbeck in een mededeling van Linköping Unversitet (LiU). Hallbeck is een van de auteurs van de nieuwe studie en hoogleraar in de afdeling Klinische en experimentele geneeskunde van LiU.

Verschillen in de hersenen van een gezond iemand en iemand met parkinson. Bij parkinson is duidelijk dat de substantia nigra of de zwarte kern, in het middendeel van de hersenen, wordt aangetast. Blausen.com staff (2014). "Medical gallery of Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010.

Gap junction kanalen

Het is al lang geweten dat cellen die dicht bij elkaar liggen, kleine kanaaltjes kunnen vormen tussen elkaar, die een gap junction of gap junction kanalen genoemd worden. Deze kleine kanalen worden opgebouwd door leden van een familie van proteïnen die connexines heten. 

Studies van andere onderzoekers laten veronderstellen dat connexines een rol spelen bij andere soorten ziekten, zoals hiv/AIDS. Dat bracht de onderzoekers uit Linköping ertoe zich af te vragen of connexines een gelijkaardige rol kunnen spelen bij de verspreiding van de ziekte van Parkinson in de hersenen.

"Het bleek dat de schadelijke opeenhopingen van proteïnen zich kunnen binden aan connexin-32, CX32, en geabsorbeerd kunnen worden door een cel. Wij zijn de eersten die aantonen dat connexines een rol spelen in de opname en het overbrengen van met de ziekte verbonden proteïnen van een cel naar een andere bij de ziekte van Parkinson en multisysteematrofie (MSA), een verwante aandoening", zei Juan Reyes in de persmededeling van LiU. Reyes is een postdoctoraal onderzoeker in de onderzoeksgroep van Martin Hallbeck en de belangrijkste auteur van de nieuwe studie. 

De hersenen bevatten meer dan 10 verschillende connexines, maar uit de studie blijkt dat de proteïnen uit de afzettingen bij parkinson enkel in interactie treden met één enkel connexine, Cx32.

Details over hoe de schadelijke proteïnen met de hulp van de kanalen vormende proteïnen overgaan van een cel naar een naburige cel, zijn voorlopig nog niet duidelijk. De onderzoekers weten wel dat de kanaaltjes die connexine maakt, te smal zijn voor de opeenhopingen van proteïnen om erdoor te kunnen. Ze hebben aangetoond dat de proteïnen uit die opeenhopingen zich binden aan de proteïne Cx32 die kanalen vormt, en samen met die proteïne in de cel binnenglippen. 

Toen de onderzoekers de vorming van kanalen verhinderden in gekweekte cellen in het labo, werd ook het opnemen van alpha-synucleïne - het verkeerd gevouwen proteïne - voorkomen. In experimenten met hersenweefsel van vier overleden parkinson-patiënten, stelden de onderzoekers een directe binding vast tussen synucleïne en connexine in twee van de gevallen. Dat laat veronderstellen dat ze met elkaar in interactie gaan in de hersenen van parkinson-patiënten maar niet in normale hersenen. 

"We hopen dat connexine-32 in de toekomst kan gebruikt worden als een doelwit voor behandeling met medicijnen", zei Martin Hallbeck. 

De ziekte van Parkinson is de op een na meest voorkomende neurodegeneratieve ziekte, na de ziekte van Alzheimer. De aandoening wordt gekenmerkt door bevingen, verstijving van spieren en moeilijkheden bij het starten van fysieke activiteiten, die ook ernstig vertraagd worden. In latere stadia zijn er ook cognitieve symptomen. Als de symptomen duidelijk worden, is reeds een relatief groot deel van de hersencellen in het betrokken deel van de hersenen afgestorven. Momenteel bestaat er geen behandeling om de progressie van de ziekte te stoppen. 

De studie van de onderzoekers van LiU, het Karolinska Institutet en de Uppsala Universitet in Zweden, en het Universitair Ziekenhuis van Erlangen in Duitsland is gepubliceerd in Acta Neuropathologica.

Voorstelling van een gap junction. De gap junction is gevormd uit twee halve kanalen, de connexons, eentje van cel A en eentje van cel B, die open of gesloten kunnen zijn. Connexons bestaan op hun beurt dan weer uit zes connexines. Die worden gevormd in de celkern en naar het membraan van de cel gebracht, waar ze connexons vormen. Die zitten dan in het cytoplasma van de cel - het innerlijk van de cel buiten de celkern -, en vormen een potentiële opening in het membraan. Als de connexons van twee cellen elkaar tegenkomen buiten de cellen dus (extracellular), vormen ze een gap junction, een kanaaltje waar kleine ionen en moleculen doorheen kunnen. Mariana Ruiz/LadyofHats/Public domain