Neuroinflammatie verwijst naar het proces waarbij het aangeboren immuunsysteem van de hersenen wordt geactiveerd na een inflammatoire uitdaging zoals die veroorzaakt door verwonding, infectie, blootstelling aan een toxine, neurodegeneratieve ziekte, of veroudering.

Image Credit: Design_Cells/.com

Na activering van de immuunrespons worden bepaalde biochemische en cellulaire activiteiten in gang gezet, die verschillende fysiologische, biochemische en gedragsmatige gevolgen hebben.

Het centrale zenuwstelsel (CZS) wordt in actie geroepen om het lichaam te beschermen tegen de schade die het wordt aangedaan. Dit is een essentiële en aangeboren functie die het lichaam heeft ontwikkeld om zichzelf te beschermen, en die onder normale omstandigheden wordt gematigd door microglia die veranderingen in het milieu waarnemen die een verstoring van de homeostase bedreigen.

Bij verwonding, infectie of blootstelling aan een toxine, veroudering, of neurodegeneratieve ziekte, verhogen de microglia echter de ontstekingssignalen, wat resulteert in neuroinflammatie. Op deze manier kan de gecodeerde reactie van het CZS beschermend zijn zoals bedoeld, maar ook schadelijk, omdat het opwekken van een acute ontstekingsreactie chronisch en schadelijk kan worden.

Neuroinflammatie ontstaat op enigszins verschillende manieren, afhankelijk van de oorzaak. Hieronder worden deze soorten neuro-inflammatie besproken, en hun specifieke pathways gedetailleerd.

Letsel

Een stoot tegen het hoofd met voldoende impact kan leiden tot traumatisch hersenletsel, wat resulteert in de initiatie van degeneratieve reparatieve mechanismen. Het in gang zetten van deze pathways alarmeert het immuunsysteem en roept het op om een ontstekingsreactie op te wekken.

Daarom begint het immuunsysteem als gevolg van een hoofdtrauma pro-inflammatoire cytokinen uit te zenden, zoals Il-1β, die de door de klap veroorzaakte schade kunnen verergeren, wat leidt tot celdood en DNA-fragmentatie.

De extra afgifte van TNF-α samen met de ontstekingsbevorderende cytokinen kan soms leiden tot een aantasting van de bloed-hersenbarrière, waardoor deze minder goed in staat is om als toegangspoort tot de hersenen te fungeren en deze tegen toxinen te beschermen.

Schedelwegletsel is iets anders, het treedt in drie verschillende stappen op. In de eerste stap leidt de compressie of doorsnijding van het ruggenmerg tot factoren als een verstoring van het evenwicht tussen natrium- en calciumionen, excitotoxiciteit van glutamaten en schade door vrije radicalen.

Het begin van apoptose na het letsel, samen met de demyelinisatie van neuronale cellen leidt tot ontsteking op de plaats van het letsel. Dit brengt de tweede fase op gang, die reactieve gliose, oedeem en cavitatie van het ruggenmergparenchym activeert, en kan leiden tot een onherstelbaar verlies van de ruggenmergfunctie.

Een door een ruggenmergletsel teweeggebrachte ontstekingsreactie is gekoppeld aan de secretie van pro-inflammatoire cytokines zoals interleukine 1β (IL-1β), interferon-γ (IFN-γ), tumornecrosefactor α (TNFα), induceerbaar stikstofoxidesynthase (iNOS), IL-6, en IL-23.

De recreatie van deze cytokinen triggert de activering van lokale microglia en trekt beenmerg-afgeleide macrofagen aan, resulterend in pathogenese gerelateerd aan ruggenmergschade.

Perifere immuunrespons

De bloed-hersenbarrière is geëvolueerd om de hersenen te beschermen tegen toxines die de bloedbaan kunnen binnendringen. Zij is opgebouwd uit endotheelcellen en astrocyten en vormt een fysieke barrière tussen de bloedbaan en de hersenen.

Juncties bij astrocyten regelen wat door de barrière gaat, maar na verwonding kan deze beschadigd raken, wat leidt tot een instroom van T-cellen, B-cellen en macrofagen in de hersenen met als gevolg een verergering van de ontsteking.

Infectie

Zekere infecties, veroorzaakt door virussen, bacteriën, schimmels en soms protozoa of parasieten, kunnen encefalitis (ontsteking van de hersenen) of meningitis (ontsteking van de hersenvliezen – de weefsellagen die de hersenen en het ruggenmerg bedekken) veroorzaken. Elke oorzaak van een infectie activeert een iets andere route die leidt tot neuro-inflammatie.

Veroudering

Cognitieve achteruitgang is vaak gerelateerd aan veroudering, maar ook neurodegeneratieve ziekten (hieronder besproken) hebben een hogere prevalentie in de oudere bevolking, die beide verband houden met hersenontsteking.

Onderzoek heeft aangetoond dat een gezond maar ouder wordend brein chronisch verhoogde niveaus van pro-inflammatoire cytokinen en verlaagde niveaus van anti-inflammatoire cytokinen heeft, wat aantoont dat de factor leeftijd alleen al verband houdt met chronische neuro-inflammatie.

Verder onderzoek heeft aan het licht gebracht dat verouderende hersenen ook een verhoogd aantal geactiveerde microglia hebben, een teken van een geactiveerde reactie van het immuunsysteem, wat een ander verband aantoont tussen de verouderende hersenen en neuroinflammatie.

Neurodegeneratieve ziekte

Neurodegeneratieve ziekte en neuroinflammatie zijn intrinsiek met elkaar verbonden. De ziekte van Alzheimer (AD), de ziekte van Parkinson (PD), en multiple sclerose (MS) zijn allemaal gerelateerd aan neuroinflammatie. Om te beginnen wordt neuro-inflammatie beschouwd als een belangrijke oorzaak van de neurodegeneratie die kenmerkend is voor AD.

Aangenomen wordt dat mensen met de ziekte een overvloed aan geactiveerde microglia hebben die amyloïd-beta niet kunnen fagocytose, wat kan leiden tot of bijdragen tot plaque-accumulatie.

Neuro-inflammatie wordt gezien als een belangrijk onderdeel van PD. Aangenomen wordt dat de ontstekingsreactie in de darm verband kan houden met het ontstaan van de ziekte, wat leidt tot ontsteking van de hersenen, met name van de substantia nigra, en de productie van dopamine, die kenmerkend is voor de ziekte, verstoort.

Ten slotte wordt neuro-inflammatie geacht een belangrijke rol te spelen bij het ontstaan en de progressie van MS. Uit onderzoek is gebleken dat de bloed-hersenbarrière wordt verstoord door de aanwezigheid van ontstekingsbevorderende cytokines, waardoor B-cellen en plasmacellen het centrale zenuwstelsel kunnen binnendringen en daar de myelineschede beschadigen die de neuronen bedekt. Deze demyelinisatie is een belangrijk symptoom van de ziekte.

Psychiatrische ziekte

Tot slot is er een grote hoeveelheid bewijsmateriaal dat de rol van neuro-inflammatie bij verschillende psychiatrische ziekten opheldert. Een opkomende theorie is dat stress een sleutelrol speelt in het op gang brengen van de ontregeling van het immuunsysteem bij psychiatrische ziekten, naast genetische, epigenetische en omgevingsfactoren. Deze activering van het immuunsysteem is gezien om abnormale neurotransmissie te veroorzaken, resulterend in serotoninedeficiëntie, en de verhoogde productie van neurotoxische stoffen die bijdragen aan ziekteprogressie.

ziekten zoals schizofrenie, autisme, depressie en andere stemmingsstoornissen zijn in verband gebracht met ontsteking van de hersenen, maar de exacte onderliggende mechanismen van het verband zijn specifiek voor elke ziekte.

Verder lezen

• Alle Immunologie Inhoud
• Wat is Immunologie?
• Klassieke Immunologie
• Klinische Immunologie
• Ontwikkelingsimmunologie