Klinisch onderzoek in de USA onthult oorzaak van glioom-gerelateerde aanvallen
Een recent onderzoek naar de oorzaken van epileptische aanvallen bij Glioompatiënten, wat is gedaan aan het Baylor College voor Geneeskunde te Houston, Texas geeft nieuwe inzichten in de oorzaken van glioom-gerelateerde epilepsie.
Epileptische aanvallen zijn een veel voorkomend kenmerk van een kwaadaardig glioom. Recente studies impliceren peritumorale synaptische ontregeling als een aanjager van hersenhyperactiviteit en tumorprogressie; de moleculaire mechanismen die deze verschijnselen beheersen, blijven echter ongrijpbaar.
De synaps is een speciaal gebied waar de zenuwprikkels van de ene zenuw overgaan op de andere en hier kunnen twee zenuwcellen communiceren. Tussen de cellen ligt een kleine opening, de synaptische spleet. Om van de ene zenuw naar de andere te komen moet een zenuwprikkel door deze opening. Dit gebeurt door het vrijkomen van chemische stoffen, de neurotransmitters. Aan het uiteinde van de neuriet liggen kleine blaasjes die deze neurotransmitters produceren als de elektrische prikkel ze bereikt.
Het onderzoeksteam bemerkte dat de tumoren van epileptische patiënten kunnen interfereren met het vermogen van omliggende neuronen om kalium te verwerken, een belangrijk ion in de neuronale communicatie. De verstoring van deze normale neurale functie drijft aanvallen aan, die de progressie van de ziekte bevorderen.
Het onderzoek is verricht op zowel mensen als proefdieren. De onderzoekers begonnen hun onderzoek met het analyseren van gegevens verzameld van menselijke patiënten, die vervolgens zijn gemodelleerd naar wat ze vonden in diermodellen. Uiteindelijk gingen de onderzoekers terug naar menselijke patiënten. De onderzoekers pasten eencellige RNA-sequencing (een relatief nieuwe moleculaire laboratorium-onderzoekstechniek) toe om tumorgenexpressie te bepalen en analyseerden ze opnames van hersenactiviteit van een menselijk glioom, die tijdens de operatie zijn gemaakt en gebruikten ze andere (beeld)technieken om te zien dat patiënten met epileptische aanvallen een verhoogde expressie hebben van genen die betrokken zijn bij de vorming van neuronale verbindingen of synapsen. Toen ze deze genen in meer detail in diermodellen bestudeerden, identificeerden de onderzoekers een van de genen, IGSF3, als de driver die aanvallen bij glioom bemiddelde.
Na enig nader speurwerk ontdekten de onderzoekers dat IGSF3 het vermogen van tumorcellen om kalium te verwerken verstoort. Normaal gesproken nemen astrocyten na het afvuren van neuronen kalium op in hun omgeving. Astrocyten zijn steuncellen die de bouwstenen van de bloed-hersen barrière vormen. Zij zorgen er dus voor dat niet alle stoffen uit het bloed de hersenen kunnen bereiken. Daarnaast zijn ze verantwoordelijk voor de chemische omgeving van de zenuwcellen. Maar IGSF3 onderdrukt het vermogen van deze cellen om kalium op te nemen, wat leidt tot de een opeenhoping van Kalium wat vervolgens weer leidt tot epileptische aanvallen.
Toen de onderzoekers keken naar andere genen die kalium verwerken, ontdekten ze dat er een groot verlies is van deze genen in tumorcellen van patiënten met epileptische aanvallen. Dit is zeer specifiek voor patiënten met epileptische aanvallen.
Daarnaast zochten de onderzoekers naar de locatie waar de aanvallen begonnen in de hersenen. Ze ontdekten dat in diermodellen met epileptische aanvallen de tumorcellen veel dichterbij en meer ingebed zijn in de neuronen dan in de modellen die géén aanvallen hebben. De nauwe interactie tussen neuronen en tumorprolifererende cellen veroorzaakt de aanvallen.
Een analyse van de hersenopnamen van patiënten die epileptische aanvallen hadden, toonde aan dat ze begonnen waar tumorcellen dicht bij en interactie hadden met neuronen, wat de bevindingen in de diermodellen bevestigde. Die studies tonen aan dat tumorprogressie en epileptische aanvallen worden veroorzaakt door verstoring van de verwerking van kalium. De bevindingen ondersteunen verdere studies naar nieuwe strategieën om epileptische aanvallen en tumorgroei onder controle te houden.
De inzichten van dit onderzoek zijn op 1 maart jl. gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Neuron.