De hersenen zijn het enige orgaan met een ingebouwd beveiligingssysteem: de bloed-hersenbarrière. Dit systeem bestaat uit een netwerk aan bloedvaten die belangrijke voedingsstoffen doorlaten, en schadelijke stoffen tegenhouden. Helaas houdt de bloed-hersenbarrière vaak ook levensreddende medicijnen tegen. Nieuw onderzoek biedt wetenschappers nu creatieve manieren om deze barrière te verleiden om medicatie toch door te laten.
Beveiligingssysteem
Bron: decade3d – Adobe Stock
Wetenschappers ontdekten in de jaren ’60 dat de bloedvaten van de hersenen als het ware ‘gevoerd’ zijn met een laagje cellen; endotheelcellen. Doordat deze cellen in de hersenen heel dicht op elkaar zitten, vormen ze een zo goed als ondoordringbare lijn tussen de hersenen en de bloedbaan: de bloed-hersenbarrière. De bloed-hersenbarrière voorkomt dat schadelijke stoffen zoals gifstoffen (toxines) en bacteriën de hersenen binnendringen. Maar het brein is ook afhankelijk van de aanlevering van hormonen en essentiële voedingsstoffen vanuit andere organen van het lichaam. Deze stoffen komen wel door de hersenbarrière heen.
Toegang tot de hersenen
Om te bepalen hoe de barrière van de hersenen bepaalt welke moleculen wel welkom zijn en welke niet, injecteerden wetenschappers chemicaliën in de bloedbaan van dieren. Vervolgens onderzochten zij wat daarvan tot in de hersenen wist door te dringen. Het blijkt dat hele kleine en/of in vet oplosbare verbindingen in staat zijn om zonder al te veel moeite door de bloed-hersenbarrière heen weten te glippen. Dit geldt onder andere voor antidepressiva, medicijnen tegen angstgevoelens, alcohol, cocaïne en veel hormonen, Grotere moleculen zoals glucose of insuline daarentegen, moeten door eiwitten door de bloed-hersenbarrière getransporteerd worden. Deze transporteiwitten bevinden zich in de wanden van de bloedvaten in de hersenen. Ze kiezen de gewenste moleculen uit en trekken die vanuit het bloed de hersenen in. In tegenstelling tot de toegang voor grote en kleine moleculen is het niet mogelijk om bijvoorbeeld via de neus toegang te krijgen tot de hersenen doordat de schedel een afgesloten geheel is.
Cellen in en rondom de bloed-hersenbarrière hebben voortdurend contact met elkaar. Als de zenuwcellen in een hersengebied bijzonder hard moeten werken, zullen ze de bloedvaten vragen om zich verder uit te zetten. Op deze manier kunnen de benodigde voedingsstoffen snel vanuit het bloed naar de zenuwcellen reizen.
Lekkage in de bloed-hersenbarrière
Soms kunnen stoffen die normaal geweerd worden toch in de hersenen komen, bijvoorbeeld als er kleine scheurtjes ontstaan in de bloedvaten. Er zijn aanwijzingen dat een verzwakte bloed-hersenbarrière voorafgaat aan een aantal neurodegeneratieve aandoeningen zoals de ziekten van Alzheimer, Parkinson en Huntington.
Daarnaast wijzen onderzoeken op een lekkage in de bloed-hersenbarrière bij mensen met Multipele Sclerose (MS). Bij deze aandoening komt een grote hoeveelheid witte bloedlichaampjes in de hersenen terecht en valt de beschermlaag rond zenuwcellen (myeline) aan. Hierdoor ontstaan neurologische stoornissen zoals krachtverlies. Wetenschappers hebben nog niet ontdekt hoe ze een lekkage in de bloed-hersenbarrière kunnen repareren.
Medicijnen
Daarnaast zijn wetenschappers op zoek naar nieuwe manieren om openingen in de barrière te creëren, zodat levensreddende medicijnen in de hersenen terecht kunnen komen. Doordat veel medicijnen niet door de bloed-hersenbarrière kunnen komen zijn de mogelijkheden voor patiënten met een hersentumor en andere hersenaandoeningen beperkt.
Een manier waarop wetenschappers de barrière beter doordringbaar willen maken is via het toedienen van een oplossing die water uit de endotheelcellen in de hersenen, waardoor ze verschrompelen. Hierdoor ontstaan openingen waar medicatie tijdelijk doorheen kan. Binnen een paar uur hebben de cellen weer hun normale maat, en worden de sluizen weer gesloten. Deze experimentele manier is een aantal keer succesvol ingezet om chemotherapie toe te kunnen dienen aan patiënten met een hersentumor. De techniek is ook gebruikt om een micro-catheter in te brengen om antistollingsmiddelen te kunnen toedienen na een beroerte.
Paard van Troje
Wetenschappers zijn ook nieuwe strategieën aan het ontwikkelen om medicatie vast te hechten aan moleculen die toegang hebben tot de hersenen. Deze ‘Paard van Troje’ methode is met succes ingezet bij diermodellen, maar is nog niet getest op mensen.
Dankzij fundamenteel onderzoek ontstaan er nieuwe technieken om de bloed-hersenbarrière te doordringen, zodat levensreddende medicatie de hersenen bereikt. Wetenschappers zijn positief over de ontwikkelingen. Ze verwachten dat de nieuwe kennis leidt tot een betere behandeling van een aantal hersenaandoeningen.
Deze tekst is gebaseerd op een artikel van BrainFacts.org
Met dank aan loesvandriel.com
Steun ons werk
De Stichting Vrienden van het Herseninstituut ondersteunt baanbrekend hersenonderzoek. U kunt ons daarbij helpen.
Dit is een test
Steun ons werk