In het lichaam orkestreert het immuunsysteem elke minuut miljoenen chemische reacties. Onder de componenten bevinden zich fagocyten:gespecialiseerde witte bloedcellen die binnendringende organismen identificeren, opslokken en vernietigen door middel van fagocytose. Opmerkelijk is dat de hersenen zelf ook een vorm van fagocytose uitvoeren, niet om ziekteverwekkers te elimineren, maar om het eigen zenuwweefsel te hermodelleren.

Dat blijkt uit onderzoek gepubliceerd in The Biochemist bevindt de microstructuur van de hersenen zich in een staat van voortdurende verandering, aangedreven door microglia – aanwezige immuuncellen van het centrale zenuwstelsel die fungeren als de schoonmaakploeg van de hersenen. Deze microglia overspoelen beschadigde neuronen en verouderde synapsen, een proces dat strak wordt gereguleerd door een ‘fagocytische code’ die dient als cellulaire etiquette voor zelfverwijdering.

Microglia detecteren cellen die zijn gemarkeerd voor verwijdering door twee belangrijke oppervlaktesignalen:gedesialyleerde glycoproteïnen en fosfatidylserine (PS). PS bevindt zich normaal gesproken op het binnenblad van het plasmamembraan en beschermt gezonde cellen. Wanneer neuronen gestrest, gewond of apoptotisch zijn, klapt PS naar het buitenoppervlak en markeert de cel voor verzwelging. De reactie van microglia hangt ook af van opsonine-eiwitten die het doelwit markeren voor een efficiënte klaring.

Waarom de hersenen voortdurend hun eigen cellen overspoelen

De primaire rol van het immuunsysteem is het verdedigen tegen bedreigingen van buitenaf, maar in de hersenen vervult microgliale fagocytose ontwikkelings- en onderhoudsfuncties. Zoals neurowetenschapper Dean Burnett opmerkte in BBC Science Focus verbruiken de hersenen grofweg een derde van de totale energie van het lichaam om synaptische activiteit en andere processen te ondersteunen, waardoor metabolische afvalstoffen worden gegenereerd die moeten worden verwijderd.

Huishouden vindt continu plaats, zelfs tijdens de slaap, maar is vooral uitgesproken tijdens de ontwikkelingsfasen. Tijdens de adolescentie elimineert een proces genaamd synaptisch snoeien overtollige of zwakke verbindingen, waardoor neurale circuits worden verfijnd. Microglia snoeit deze synapsen actief, waardoor hulpbronnen vrijkomen en de hersenfunctie wordt geoptimaliseerd.

Wanneer de microgliale fagocytose verstoord is, vertonen muizen verstoorde neuronale circuits en autisme-achtig gedrag, wat het belang van een goede schoonmaak onderstreept. Omgekeerd is onvoldoende klaring gekoppeld aan de ziekte van Alzheimer, terwijl overmatig snoeien kan bijdragen aan de ziekte van Parkinson en andere neurodegeneratieve aandoeningen. Onderzoekers onderzoeken actief manieren om de microgliale activiteit te moduleren om zowel onder- als overreiniging te voorkomen, met als doel de gezondheid van de hersenen gedurende de hele levensduur te beschermen.