16 april 2019

Publicatie in Cell Reports

Remmende synapsen groeien als ‘verkeersleiders’ op druk zenuw-kruispunt

Hersencellen geven informatie aan elkaar door via synapsen. Het leeuwendeel daarvan is activerend: deze synapsen verhogen de activiteit van de ontvangende hersencel. Zo’n 10 à 20% van de synapsen is juist remmend. Utrechtse neurobiologen ontdekten dat de groei van remmende synapsen specifiek wordt bevorderd in de buurt van activerende synapsen. Ze publiceren hun onderzoeksresultaten op 16 april in Cell Reports.

Om ervoor te zorgen dat onze hersenen op een goede manier informatie kunnen verwerken, is een goede afstemming nodig tussen activerende en remmende signalen. “Activerende en remmende synapsen vormen samen een balans, waarbij remmende synapsen een belangrijke regisseursrol in het brein hebben”, vertelt Corette Wierenga, laatste auteur van de publicatie. “Samen met Hai Yin Hu en Dennis Kruijssen heb ik onderzocht wat er gebeurt als we dat evenwicht plaatselijk verstoren: herstelt het brein die balans dan weer, en hoe wordt dat dan geregeld?”

Verkeersleider

“We hebben individuele synapsen geactiveerd met een technisch trucje met behulp van laserlicht”, legt Wierenga uit. “Zo konden we heel dicht bij elkaar, op de dendriet van één specifieke hersencel, vier activerende synapsen heel vaak stimuleren. Het doel was om hiermee een plaatselijk overschot aan activatie te veroorzaken om te onderzoeken of dit gecompenseerd wordt met meer remming. En jawel: we zagen dat op diezelfde dendriet een remmende synaps begon te groeien.” De onderzoekers ontdekten dat de dendriet in dat geval een signaalstof gaat produceren die de vorming van een remmende synaps veroorzaakt. “Het is alsof een rustig kruispunt opeens heel druk wordt: daar is dan dus een remmende synaps nodig als verkeersleider.”

Endocannabinoïden

De onderzoekers ontdekten ook dat de dendriet om een remmende synaps vraagt door endocannabinoïden af te geven. Het is al langer bekend dat hersencellen endocannabinoïden produceren, stoffen die erg lijken op de werkzame stof in marijuana, maar meestal zorgt afgifte van deze signaalstoffen voor verzwakking van synapsen. “Wij hebben nu voor het eerst aangetoond dat endocannabinoïden ook de groei van remmende synapsen in gang kunnen zetten,” aldus Wierenga, “en we zijn al met vervolgexperimenten bezig om verder te bestuderen hoe dit precies werkt.”

Publicatie

Hai Yin Hu, Dennis L.H. Kruijssen, Cátia P. Frias, Balázs Rózsa, Casper C. Hoogenraad, Corette J. Wierenga (2019) Endocannabinoid signaling mediates local dendritic coordination between excitatory and inhibitory synapses. Cell Reports

Hai Yin Hu promoveert op 17 april op zijn onderzoek naar de vorming van remmende synapsen.

Op de plek waar een axon (groen) een dendriet (rood) kruist, activeerden de onderzoekers vier synapsen (blauwe bolletjes, links). De gele vlek op het rechterplaatje laat zien dat er op dat kruispunt een nieuwe synaps is ontstaan.