De zoete waarheid: Huntington-hersenen gebruiken suiker anders
Nieuwe observaties suggereren dat de hersenen van HD-mutatiedragers energie anders verbruiken. Maakt ons dat uit? (Ja!)
De hersenen zijn een zeer hongerig orgaan, maar verbruiken ze energie anders bij de ziekte van Huntington? Een team onder leiding van David Eidelberg van het Feinstein Institute for Medical Research heeft de patronen van energieverbruik in de hersenen van mensen met de HD-mutatie bestudeerd. Veranderingen in hoeveel suiker de hersenen gebruiken worden zelfs gezien voordat de hersenen fysiek beginnen te veranderen, wat suggereert dat dit nuttig zou kunnen zijn om te volgen in HD-klinische studies.
Waarom willen we vroege veranderingen in HD-hersenen vinden?
We zouden allemaal graag medicijnen testen met het doel het begin van de ziekte van Huntington te vertragen of te stoppen. Maar de ontwikkeling van HD-symptomen duurt zo lang — meestal decennia — dat het lastig is om klinische studies te ontwerpen.
Om klinische studies efficiënter te maken, zijn HD-wetenschappers op zoek naar biomarkers. Een voorbeeld van een succesvolle biomarker is het meten van bloeddruk, waardoor artsen het risico op hartaanval en beroerte kunnen inschatten.
We weten nu dat medicijnen die de bloeddruk verlagen helpen hartaanvallen en beroertes voorkomen. Dat versnelt de ontwikkeling van nieuwe medicijnen, omdat er geen noodzaak is om te wachten tot mensen daadwerkelijk hartaanvallen krijgen.
We zouden graag een vergelijkbare meting hebben bij HD-patiënten. In plaats van een grote groep mensen medicijnen te geven en vele jaren te wachten om te zien of de progressie van HD langzamer is, zouden we graag metingen hebben die we kunnen gebruiken om snel te testen of een HD-therapie gunstige effecten heeft.
Het levende HD-brein onderzoeken
Veel mensen met de ziekte van Huntington hebben een of ander type ‘hersenscan’ gehad, hetzij als onderdeel van onderzoek, of om hun arts te helpen bij te houden wat er met hun hersenen gebeurt. Alle hersenscans hebben het doel een beeld van de hersenen te creëren, maar ze gebruiken verschillende technologie om verschillende kenmerken van hersenweefsel te zien. Dit is een beetje zoals hoe een foto en een inkttekening van hetzelfde ding er anders uit kunnen zien, ook al zijn het afbeeldingen van hetzelfde object.
Meestal zullen mensen met HD hersenscans hebben met een machine die een magnetic resonance imaging of MRI-machine wordt genoemd. MRI gebruikt krachtige magneten om de precieze vorm en structuur van de hersenen te tonen. Bij HD willen we dit doen zodat we de hersenen van HD-patiënten kunnen vergelijken met mensen zonder de mutatie, of om de scans van iemand voor en na een medicijnbehandeling te vergelijken. Dit zou ons kunnen helpen medicijnen te vinden die het verlies van hersenweefsel dat wordt waargenomen tijdens het verloop van HD vertragen of stoppen.
Veel wetenschappers geloven dat deze vormveranderingen, gedetecteerd met MRI, een van onze beste hoop zijn voor het produceren van HD-biomarkers. Maar er zijn ook andere soorten scans die aan het plaatje zouden kunnen toevoegen.
De hersenen hebben een zoete tand
De hersenen zijn het hongerigste orgaan in ons lichaam. Ondanks het feit dat ze slechts ongeveer 2% van ons lichaamsgewicht uitmaken, verbruiken ze ongeveer 20% van de suiker die we elke dag eten. Dit betekent dat de suiker die je hersenen elke dag eten ongeveer evenveel weegt als een vol blikje frisdrank!
“Deze hersengebieden compenseren mogelijk voor de voortdurende schade in andere delen van de hersenen”
Al deze energie gaat naar het voeden van communicatie tussen hersencellen. Elk van onze 100 miljard hersencellen is verbonden met duizenden andere cellen op zoiets als 100 biljoen synapsen. Synapsen zijn simpelweg de verbindingspunten tussen twee hersencellen. Het is de energie die nodig is voor deze verbijsterend grote hoeveelheid geklets tussen hersencellen die het meeste van de suiker opeet die de hersenen verbruiken.
Verrassend genoeg werken onze hersenen zelfs wanneer we rusten en het voelt alsof we niet veel doen bijna op maximale capaciteit. Wanneer we hard gaan nadenken over een probleem, of een specifieke taak uitvoeren, raken verschillende delen van onze hersenen betrokken, maar er is altijd genoeg gaande daarboven.
Wetenschappers kunnen profiteren van deze enorme stroom suiker naar de hersenen voor een ander type hersenscan, genaamd positron emission tomography, of PET-scans. PET-scanning is handig, omdat het ons laat een tracermolecuul gebruiken om naar de chemische activiteit van specifieke delen van de hersenen te kijken, terwijl de rest van de hersenen wordt genegeerd.
Een van de eenvoudigste tracers die wetenschappers gebruiken in PET-scans wordt ’18FDG’ genoemd (18-fluorodeoxyglucose, voor de nerds). 18FDG is bijna identiek aan glucose, het soort suiker dat door onze hersenen wordt gegeten, met de toevoeging van een chemisch label dat wetenschappers laat zien waar het naartoe gaat.
Dus het experiment is vrij eenvoudig. Neem wat mensen die de HD-mutatie dragen, geef ze een IV-injectie van 18FDG-suiker, en zet ze in een PET-scanner. Kijk naar de beelden die uit de scanner komen, en kijk in het bijzonder naar specifieke gebieden van de hersenen die meer of minder suiker eten bij HD-patiënten.
Geen hersencel is een eiland
De groep wetenschappers onder leiding van Eidelberg besloot dit experiment te doen, en op een zeer slimme manier. Ze begonnen met 12 mensen die de HD-mutatie hadden, maar nog geen symptomen van de ziekte hadden. Elke persoon werd aanvankelijk gescand, en vervolgens opnieuw anderhalf, vier en zeven jaar later. Dit laat hen bestuderen hoe de hersenen van individuen veranderen over tijd, precies zoals zou worden gedaan in een medicijnstudie. Nadat de eerste studie was gedaan, werd een aparte groep mutatiedragers onderzocht, om de bevindingen van de eerste studie te valideren.
Naast het doen van 18FDG-scanning om naar suikerverbruik te kijken, keken de wetenschappers naar hersenvormveranderingen, evenals andere PET-tracers waarvan bekend is dat ze veranderen in HD-patiëntenhersenen.
Alle cellen van de hersenen werken door berichten naar elkaar te sturen. Dit gebeurt op kleine schaal — een buur die tegen een ander fluistert — maar ook op grotere schaal. In feite zijn de hele hersenen uitgerust met ‘witte stof’-snelwegen die het ene hersengebied met het andere verbinden.
Gezien hoe belangrijk communicatie is in de hersenen, besloot dit team van wetenschappers zich niet alleen te richten op veranderingen in een bepaald gebied, maar het hele netwerk van hersenscanveranderingen. Ze redeneerden dat geen hersengebied op zichzelf werkt, en dat door naar de hele hersenen te kijken we interessante patronen zouden kunnen zien.
Hoop op compensatie
Zoals verwacht observeerde het team wijdverspreide veranderingen in de hersenen van HD-mutatiedragers. Hun hersenen krompen, en de PET-scans toonden ook robuuste veranderingen over de jaren terwijl ze dichter bij het ervaren van symptomen kwamen.
Verrassend observeerde het team dat, terwijl veel hersengebieden bij HD-mutatiedragers minder suiker verbruiken over tijd, andere gebieden van de hersenen daadwerkelijk meer verbruiken. We weten nog niet waarom, maar een opwindende mogelijkheid is dat deze andere hersengebieden mogelijk compenseren voor de voortdurende schade in andere delen van de hersenen, harder werkend om de slag op te vangen om de persoon enigszins normaal te laten functioneren.
Dit is hoopvol, omdat als de hersenen daadwerkelijk manieren vinden om te compenseren voor schade bij HD, we ze misschien kunnen helpen door de schade te vertragen, ze meer tijd te geven om goed te werken. Deze studie bewijst niet dat dit mogelijk is, maar het vertelt ons wel waar we moeten kijken.
De hele-hersenen ‘netwerk’-benadering van analyse die door de wetenschappers werd genomen bleek krachtiger te zijn dan alleen naar veranderingen in individuele hersengebieden te kijken. Ze beweren dat het kijken naar het netwerk van veranderingen in suikerverbruik in de hersenen de vroegst ooit waargenomen veranderingen in de hersenen van HD-patiënten onthult, en veranderingen toonde voordat er duidelijke veranderingen in hersenvorm waren opgetreden.
De jacht op biomarkers gaat door, maar deze studie is een geweldige toevoeging aan het arsenaal van hersenveranderingen die medicijnjagers kunnen gebruiken om hun producten te testen.
Meer informatie
Bronnen & Referenties
Voor meer informatie over ons openbaarmakingsbeleid, zie onze FAQ…
