MRI-beelden laten voor het eerst zien hoe hersenvocht het brein schoonspoelt

Door: Lennart 't Hart

Onze hersenen beschikken over een eigen reinigingssysteem dat afvalstoffen afvoert via hersenvocht (cerebrospinale vloeistof, CSF). Werkt dit systeem niet goed, dan kunnen schadelijke stoffen zich ophopen en tot hersenschade leiden.

Lang werd aangenomen dat CSF vooral diende als schokdemper, maar inmiddels weten we dat het ook een cruciale rol speelt bij het wegspoelen van afvalstoffen. Het meten van die stroming bleek echter lastig: hoe het vocht zich precies verplaatst, wat de stroming aandrijft en hoe dit verandert bij ziekte was moeilijk vast te leggen. Tot voor kort moest daarvoor vaak een contrastmiddel via een ruggenprik worden toegediend: een onaangename en invasieve procedure.

Een nauwkeurige en veilige methode

Met de nieuwe MRI-techniek CSF-STREAM is dat niet langer nodig. Deze methode is speciaal ontwikkeld om hersenvocht zichtbaar te maken zonder naalden of contrastmiddelen. Dat maakt het onderzoek veiliger en comfortabeler voor patiënten. Bovendien is de techniek zo nauwkeurig dat onderzoekers zelfs de stroming door de kleinste kanaaltjes rond bloedvaten kunnen volgen.

Onderzoeker Lydiane Hirschler: "Het feit dat we nu non-invasief kunnen zien hoe hersenvocht zich door de hersenen verplaatst, is een enorme stap vooruit. Zeker omdat we zulke duidelijke verschillen zien tussen CAA-patiënten en gezonde mensen. Dat opent nieuwe mogelijkheden."

In het ritme van het lichaam

De MRI-scans duren ongeveer 40 minuten. In die tijd meten onderzoekers hoe verschillende lichaamsritmes de stroming van CSF beïnvloeden. Elke hartslag duwt het vocht een beetje vooruit. Ook ademhaling speelt mee, net als vasomotie: de langzame, ritmische samentrekkingen van bloedvaten.

Om dit laatste zichtbaar te maken kregen deelnemers een visuele prikkel. Onderzoeker Thijs van Osch: "Mensen die in de MRI-scanner lagen, kregen een knipperend schaakbordpatroon te zien, met dezelfde frequentie als de trage hersengolven die optreden tijdens de slaap."

Voor het onderzoek werden hersenscans gemaakt van acht CAA-patiënten en acht gezonde vrijwilligers, in samenwerking met onderzoekers in Bonn. Daarbij werd gekeken naar de stroming van CSF in de perivasculaire ruimtes, kleine kanaaltjes rond bloedvaten waar afvalstoffen worden afgevoerd.

Een onverwachte ontdekking

Bij gezonde mensen stroomt CSF soepel door deze kanaaltjes, maar bij CAA-patiënten was de stroming verstoord. Opvallend genoeg zagen de onderzoekers dat het hersenvocht in sommige hersengebieden juist sneller stroomde dan normaal, vooral rond de basis van de hersenen.

Hirschler: "We hadden verwacht dat de stroming bij CAA trager zou zijn. Maar we zagen juist een toename van 20% bij de basis van de hersenen. Dat was echt verrassend."

Een mogelijke verklaring is dat de kleine zijkanaaltjes, die zich dieper in de hersenen bevinden, verstopt raken, waardoor het hersenvocht zich gedraagt als een rivier die niet kan vertakken: het stroomt sneller rond de hersenen, maar voert afvalstoffen minder goed af. Hirschler benadrukt dat dit nog slechts een theorie is en dat vervolgonderzoek nodig is.

Het belang van hersenvocht

Onze hersenen produceren voortdurend stoffen zoals eiwitten. Na verloop van tijd raken deze beschadigd of worden ze overbodig en moeten ze worden verwijderd. In de rest van het lichaam nemen lymfeklieren deze taak op zich, maar de hersenen hebben die niet. Daarom wordt aangenomen dat hersenvocht deze reinigende rol vervult.

Als dit systeem faalt, blijven afvalstoffen achter, zoals het eiwit amyloïde-bèta. Dit eiwit wordt in verband gebracht met CAA, Alzheimer en andere hersenziekten. Ophoping van amyloïd-bèta kan leiden tot hersenbloedingen en geheugenproblemen.

Toekomstige mogelijkheden

Dankzij CSF-STREAM kunnen onderzoekers nu precies zien waar het reinigingssysteem van de hersenen goed werkt en waar niet, bijvoorbeeld bij CAA. Deze kennis helpt om hersenziekten beter te begrijpen en kan in de toekomst bijdragen aan vroegere opsporing en preventie.

Hirschler: "We beschikken nu over een techniek die eindelijk laat zien hoe hersenvocht beweegt. Dat opent een geheel nieuwe wereld van onderzoek, met kansen om diagnostiek te verbeteren en de zoektocht naar behandelingen voor hersenziekten zoals CAA te ondersteunen." Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Neuroscience.

Dit project is het resultaat van brede samenwerking tussen verschillende instituten: Amsterdam UMC leverde innovatieve technieken voor snellere beeldvorming, de Universiteit van Bonn voerde de scans bij CAA-patiënten uit, en een team uit Boston bracht cruciale expertise in vasomotie in.