Biologie-Kennis.nl

Aandoeningen van het zenuwstelsel kan worden verklaard in moleculaire termen.

Aandoeningen van het zenuwstelsel, waaronder schizofrenie, depressie, drugsverslaving, de ziekte van Alzheimer en de ziekte van Parkinson, zijn een belangrijk probleem voor de volksgezondheid. Samen, leiden ze tot meer ziekenhuisopnames in de Verenigde Staten dan hart-en vaatziekten en kanker. Tot voor kort, was ziekenhuisopname meestal de enige beschikbare behandeling, en vele betrokken personen werden geïnstitutionaliseerd voor de rest van hun leven. Vandaag de dag, kunnen vele aandoeningen die de stemming of gedrag veranderen  behandeld worden met medicijnen, waardoor het gemiddelde ziekenhuisverblijf voor deze aandoeningen tot slechts een paar weken gereduceerd wordt. Tegelijkertijd  veranderen maatschappelijke attitudes als het bewustzijn groeit dat aandoeningen van het zenuwstelsel vaak het gevolg zijn van de chemische of anatomische veranderingen in de hersenen.
Vele uitdagingen blijven echter overeind, met name voor de ziekte van Alzheimer en andere ziekten die leiden tot zenuwstelsel degeneratie.
Er is op Grote schaal onderzoek gedaan naar de genen die aandoeningen veroorzaken of bijdragen aan aandoeningen van het zenuwstelsel. Het identificeren van dergelijke genen biedt hoop voor het identificeren van oorzaken, het voorspellen van uitkomsten, en het ontwikkelen van effectieve behandelingen. Voor de meeste aandoeningen van het zenuwstelsel, draagt genetische geschiedenis slechts gedeeltelijk bij aan de reden waarin individuen worden beïnvloed. De andere belangrijke bijdrage aan de ziekte komt van omgevingsfactoren. Helaas zijn milieu oorzaken doorgaans zeer moeilijk te identificeren. Om onderscheid te maken tussen genetische en omgevingsfactoren, voeren wetenschappers vaak familie-gerelateerde studies uit. In dergelijke studies, houden onderzoekers bij hoe familieleden genetisch verwant zijn, waarin individuen worden beïnvloed, en die familieleden opgegroeid in hetzelfde huishouden. Deze studies zijn vooral informatief als een van de betrokken personen een genetisch identieke tweeling is of een broer een zus heeft die genetisch niet gelijk zijn. Uit de resultaten van gezins studies blijkt dat bepaalde aandoeningen van het zenuwstelsel, zoals schizofrenie, een zeer sterke genetische component heeft.

Schizofrenie

Ongeveer 1% van de wereldbevolking lijdt aan schizofrenie, een ernstige psychische stoornis die wordt gekenmerkt door psychotische episoden waarin patiënten een vertekend beeld van de werkelijkheid hebben. Mensen met schizofrenie hebben meestal last van hallucinaties (zoals "stemmen" die zij alleen  horen) en waanideeën (bijvoorbeeld, het idee dat anderen hun schade te berokkenen). Ondanks de gangbare opvatting, hoeft schizofrenie niet noodzakelijkerwijs resulteren in meerdere persoonlijkheden. Integendeel, de naam schizofrenie (van het Griekse schizo, splitsen en phren, geest) verwijst naar de versnippering van wat normaal geïntegreerde functies van de hersenen zijn. Twee lijnen van bewijs suggereren dat schizofrenie neuronale paden beïnvloedt die dopamine gebruiken als een neurotransmitter. Eerst, de drug amfetamine ("speed"), die de dopamine vrijlating stimuleert, kan dezelfde reeks van symptomen produceren als schizofrenie. Ten tweede, veel van de medicijnen van schizofrenie blokkeren dopamine receptoren. Schizofrenie kan ook glutamaat signalering veranderen, omdat de straat drug "angel dust ', of PCP, glutamaat receptoren blokkeert en zo veroorzaakt het sterke schizofrenie-achtige symptomen. Gelukkig, kunnen medicijnen vaak de belangrijkste symptomen verlichten van schizofrenie. Hoewel de eerste ontwikkelde behandelingen vaak aanzienlijke negatieve bijwerkingen hadden, zijn nieuwere medicijnen even doeltreffend en veel veiliger om te gebruiken. Lopend onderzoek gericht op het identificeren van de genetische mutaties die verantwoordelijk zijn voor schizofrenie kan nieuwe inzichten opleveren over de oorzaken van de ziekte en leiden tot nog meer effectieve therapieën.

Depressie

Depressie is een stoornis die gekenmerkt wordt door een depressieve stemming, evenals afwijkingen in de slaap, eetlust en een laag energie niveau. Twee brede vormen van depressie zijn bekend: ernstige depressieve stoornis en bipolaire stoornis. Personen die getroffen zijn door ernstige depressieve stoornis ondergaan perioden-die vaak vele maanden duren-tijdens anders leuke activiteiten die dan geen plezier meer bieden en geen interesse meer wekken. Een van de meest voorkomende aandoeningen van het zenuwstelsel, depressie treft ongeveer een op de zeven volwassenen op een bepaald punt, en twee keer zoveel vrouwen als mannen. Bipolaire stoornis of manisch-depressieve stoornis, heeft te maken met schommelen van de gemoedstoestand van hoog naar laag en treft ongeveer 1% van de wereldbevolking. Zoals schizofrenie, zijn bij een bipolaire stoornis en depressie de genetische en omgevingsfactoren  factoren die meespelen. Bij een bipolaire stoornis, wordt de manische fase gekenmerkt door een hoge zelfwaardering, meer energie, een stroom van ideeën, veel praten, en een verhoogd risico nemen. In zijn mildere vormen, wordt deze fase soms geassocieerd met grote creativiteit, en een aantal bekende kunstenaars, muzikanten en literaire figuren (waaronder Vincent Van Gogh, Robert Schumann, Virginia Woolf, en Ernest Hemingway, een paar te noemen) hebben zeer productieve periodes manische fasen. De depressieve fase komt met verlaagd vermogen om plezier te voelen, verlies van motivatie, slaapstoornissen, en gevoelens van waardeloosheid. Deze symptomen kunnen zo ernstig zijn dat de betrokken personen een poging tot zelfmoord ondernemen. Niettemin, geven sommige patiënten de voorkeur om de depressieve fase te doorstaan in plaats van medicijnen te nemen en risico te nemen op het verlies van de verbeterde creatieve output van hun manische fase. Depressieve en bipolaire stoornissen behoren tot de aandoeningen van het zenuwstelsel, waarvoor de beschikbare therapieën het meest effectief zijn. Veel medicijnen worden gebruikt om depressie te behandelen, met inbegrip van fluoxetine (Prozac), verhoging van de activiteit van biogene aminen in de hersenen. Depressieve stoornissen worden soms ook behandeld met anti-epileptische middelen of lithium.

Drugsverslaving en het Brain Reward System

Drugsverslaving is een stoornis die wordt gekenmerkt door dwangmatige consumptie van een geneesmiddel en verlies van controle in het beperken van de inname. Elk van een aantal geneesmiddelen die sterk verschillen in hun effecten op het centrale zenuwstelsel kan verslavend zijn. Bijvoorbeeld, cocaïne en amfetamine fungeren als stimulerende middelen, terwijl heroïne een pijn-sedatieve verlichten is. Echter, al deze drugs, evenals alcohol en nicotine, zijn verslavend om dezelfde reden: Elke verhoogt de activiteit van een beloning systeem in de hersenen, de neurale circuits die normaal functioneerd in vreugde, motivatie en leren. Bij het ontbreken van drugsverslaving, biedt het beloning systeem motivatie voor activiteiten die overleving en voortplanting te vergroten, zoals het eten in reactie op honger, drinken wanneer je dorst hebt, en het aangaan van seksuele activiteit bij opwinding. Bij verslaafde personen, is 'willen' in plaats gericht op verdere drugsgebruik. Wetenschappers hebben enorme vooruitgang geboekt in het leren hoe de hersenen belonings systeem werkt en hoe bepaalde medicijnen van invloed zijn op functie. Proefdieren hebben bewezen bijzonder nuttig te zijn. Ratten, bijvoorbeeld, zal zichzelf bevoorraden met cocaïne, heroïne, amfetamine of wanneer het doseersysteem gekoppeld is aan een hendel in hun kooi. Bovendien vertonen ze verslavend gedrag in dergelijke omstandigheden, blijft zichzelf toedienen met het geneesmiddel in plaats van voedsel te zoeken, zelfs tot het punt van de honger. Deze en andere studies hebben geleid tot de identificatie van zowel de organisatie van het beloningssysteem en de belangrijkste neurotransmitter, dopamine. Input voor het beloning systeem wordt ontvangen door neuronen in een regio in de buurt van de basis van de hersenen genaamd de ventrale tegmentale gebied (VTA). Wanneer geactiveerd, wijzen deze neuronen actie potentialen langs axonen die synaps met de neuronen in specifieke gebieden van de hersenen. Daar, laat het axon terminals dopamine vrij. Verslavende drugs hebben invloed op het beloningssysteem op verschillende manieren. De eerste plaats, elk geneesmiddel heeft een onmiddellijk effect dat de activiteit van het dopamine route verhoogt. Als verslaving ontwikkelt, zijn er ook langdurige veranderingen in het beloning circuit. Het resultaat is een hunkering naar de drug die aanwezig is onafhankelijk van enige plezier in verband met consumptie. Als wetenschappers bezig blijven om hun kennis uit te breiden over zowel het beloningssysteem en verslaving, is er hoop dat de inzichten zullen leiden tot meer effectieve preventieve maatregelen en behandelingen.

De ziekte van Alzheimer

De ziekte van Alzheimer is een mentale achteruitgang, of dementie, gekenmerkt door verwarring, geheugenverlies, en een verscheidenheid aan andere symptomen. De incidentie is leeftijdsgebonden, een stijging van ongeveer 10% op de leeftijd van 65 tot ongeveer 35% op de leeftijd van 85. De ziekte is progressief, met patiënten die steeds minder kunnen functioneren en uiteindelijk moet worden gekleed, gewassen en gevoed door anderen. Er zijn ook veranderingen in de persoonlijkheid, bijna altijd word het minder leuk. Patiënten verliezen vaak hun vermogen om mensen, met inbegrip van hun naaste familie te erkennen, en kunnen ze behandelen met wantrouwen en vijandigheid. De ziekte van Alzheimer leidt tot de dood van neuronen in veel gebieden van de hersenen, met inbegrip van de hippocampus en hersenschors. Als gevolg daarvan is er vaak enorme krimp van het hersenweefsel. Hoewel zichtbaar met beeldvorming van de hersenen, is de krimp niet genoeg om positief de ziekte te identificeren. Bovendien zijn vele symptomen van de ziekte van Alzheimer gedeeld met andere vormen van dementie. Het is daarom moeilijk voor artsen om de ziekte van Alzheimer met zekerheid te diagnosticeren, terwijl de patiënt nog leeft. Wat wel diagnostische is de postmortale bevinding van twee features-amyloïde plaques en neurofibrillary tangles in de resterende hersenweefsel. De plaques zijn aggregaten van L3-amyloïde, een onoplosbaar peptide dat is afgesplitst van een membraan eiwit gevonden in neuronen. Membraan enzymen, genaamd secretasen, katalyseren de splitsing, waardoor L3-amyloïde plaques accumuleren buiten de neuronen. Het zijn deze plaques die ervoor zorgen dat de omringende neuronen afsterven. De neurofibrillary tangles waargenomen bij de ziekte van Alzheimer zijn voornamelijk opgebouwd uit het tau-eiwit. De normale functie van tau in neuronen is helpen bij de regulatie van verplaatsing van voedingsstoffen langs microtubuli. Bij de ziekte van Alzheimer, ondergaat tau veranderingen die veroorzaken dat het bind aan zichzelf, wat resulteert in tangles. Er zijn aanwijzingen dat veranderingen in tau in verband zijn met de verschijning van de ziekte van Alzheimer in een relatief jonge mensen.
Een enorme inspanning heeft geleid tot de recente ontwikkeling van geneesmiddelen die ten dele doeltreffend waren in het verlichten van de symptomen van de ziekte van Alzheimer, maar er is momenteel geen genezing mogelijk.

De ziekte van Parkinson

Een motorische stoornis, de ziekte van Parkinson is gekenmerkt door problemen bij het initiëren van bewegingen, trage bewegingen en stijfheid. Patiënten hebben vaak spiertrillingen, slechte balans, een gebogen houding, en een schuifelende gang. Hun gezichtsspieren stijf, waardoor ze minder goed in staat om hun uitingen variëren. Zoals de ziekte van Alzheimer, is de ziekte van Parkinson is een progressieve hersenziekte en komt vaker voor met de oudere leeftijd. De incidentie van de ziekte van Parkinson is ongeveer 1% op de leeftijd van 65 jaar en ongeveer 5% op de leeftijd van 85. In de Amerikaanse bevolking, zijn ongeveer 1 miljoen mensen getroffen. De symptomen van de ziekte van Parkinson zijn het gevolg van de dood van neuronen in de middenhersenen die normaal dopamine vrijlaten bij de synapsen in de basale kernen. Net als bij de ziekte van Alzheimer, accumuleren proteïneaggregaten. In de meeste gevallen van de ziekte van Parkinson is er geen sprake van een aanwijsbare oorzaak, maar een zeldzame vorm van de ziekte die wordt weergegeven in relatief jonge volwassenen heeft een duidelijke genetische basis. Moleculaire studies van mutaties in verband met deze early-onset ziekte van Parkinson blijkt verstoring van de genen die nodig zijn voor bepaalde mitochondriale functies. Onderzoekers zijn gaan onderzoeken of mitochondriale defecten ook bijdragen tot de meer frequente vorm van de ziekte bij oudere patiënten. Op dit moment is er geen remedie voor de ziekte van Parkinson. gebruikte benaderingen voor het beheer van de symptomen zijn hersenoperatie, deep-brain stimulatie, en drugs zoals t-dopa, een molecuul dat de bloed-hersen barrière kunnen overschrijden en worden omgezet in dopamine in het Centrale zenuwstelsel. Een mogelijke remedie is het dopamine-afscheidende neuronen implantaat, hetzij in de middenhersenen of in de basale kernen. Laboratoriumonderzoek van deze strategie blijken veelbelovend:
Bij ratten met een experimenteel geïnduceerde voorwaarde dat de ziekte van Parkinson imiteert, het implanteren van dopamine-afscheidende neuronen kan leiden tot een herstel van de motorische controle. Of deze regeneratieve aanpak kan ook werken bij mensen is een van de vele belangrijke vragen in de moderne hersenonderzoek.

Stamcellen Therapy

Een belangrijk lopend onderzoeksactiviteit inspanning is gericht op het vinden van manieren om hersenweefsel dat is opgehouden met goed functioneren te vervangen. In tegenstelling tot de PNS, kan het zoogdier CZS zichzelf niet volledig herstellen bij beschadiging of ziekte. Overlevende neuronen in de hersenen kunnen nieuwe verbindingen maken en soms ook compenseren voor schade, zoals in de opmerkelijke terugvorderingen van sommige beroerte slachtoffers. In het algemeen, echter, hebben hersen en het ruggenmerg letsels, beroertes en aandoeningen die CNS neuronen vernietigen, zoals de ziekte van Alzheimer en de ziekte van Parkinson, verwoestende en onomkeerbare gevolgen. De mogelijkheid van reparatie van een beschadigde of zieke hersenen met nieuwe zenuwcellen werd veel meer mogelijk na een baanbrekende rapport van 1998 dat de volwassen menselijk brein nieuwe neuronen produceren. Deze bevinding, die een breed gedragen idee weerlegd, is het resultaat van onderzoek uitgevoerd door Fred Gage aan het Salk Instituut in Californië en Peter Ericksson aan de Sahlgrenska University Hospital in Zweden. Het bewijs dat nieuwe neuronen vormen in de hersenen van volwassenen kwam uit een groep van terminaal zieke kankerpatiënten die zijn overeengekomen om hun hersenen te doneren voor onderzoek na hun dood. De bewaking van hun tumorgroei, werden de patiënten gegeven bromodeoxyuridine (BrdU), een gewijzigde nucleotide dat is opgenomen in de DNA tijdens replicatie. DNA dat BrdU kan gemakkelijk worden gedetecteerd en dus merken deze cellen die groeien en delen na BrdU het lichaam binnenkomt. Gage en Ericksson redeneerden dat BrdU niet alleen de groeiende tumor, maar ook alle cellen in de hersenen die onlangs hadden verdeeld merkten. Wanneer de patiënten werden postmortale onderzocht, was er sprake van nieuw verdeeld neuronen in de hippocampus van elke hersenen. De ontdekking van het delen vam neuronen in het brein van volwassenen wees op de aanwezigheid van stamcellen. Terwijl sommige van hun nakomelingen nog steeds ongedifferentieerd waren zijn anderen differentiëren tot gespecialiseerde cellen. In de hersenen, worden de stamcellen genoemd neurale progenitor cellen en zijn vastbesloten om steeds ofwel neuronen of glia. Een doel van de onderzoekers is het vinden van een manier om het lichaam de eigen neurale stamcellen te induceren om te differentiëren naar specifieke typen neuronen of glia waar en wanneer ze nodig zijn. Een andere taak is om de functie te herstellen in een beschadigde CNS door transplantatie van gekweekte neurale stamcellen.