Hoe wordt myeline gemaakt?
Myeline is de beschermende lipidenmantel die om een zenuw zit. Het fungeert als een isolator, vergelijkbaar met de beschermende laag op een draad, waardoor de elektrische overdracht van signalen langs een neuron wordt versneld. Myeline speelt ook een rol bij het gezond houden van neuronen. De functie van myeline is ontregeld bij veel neurologische aandoeningen, waaronder multiple sclerose.
Oligodendrocyten zijn de myeline-producerende cellen van het centrale zenuwstelsel. De myelineschede rond een neuron maakt deel uit van het plasmamembraan van een oligodendrocyt, en één enkele oligodendrocyt kan wel 50 neuronen myeliniseren. Tijdens de myelinisatie rekt een oligodendrocyt buisjes van het membraan uit op zoek naar een neuron. Wanneer hij er een vindt, stuurt hij de nodige bouwstoffen door de buisjes naar beneden en legt hij, nog steeds op afstand werkend, een myelinesheet rond het neuron: Samenstelling, aantal wikkelingen en totale bedekking zijn allemaal van belang. Een gemyeliniseerd neuron dat zijn omhulsel verliest, kan elektrische signalen niet goed overbrengen, wat leidt tot verlies van spiercontrole en andere neurologische problemen.
De myelineschede bestaat voor het grootste deel uit lipiden, waaronder sfingolipiden, die essentieel zijn voor de structuur en functie van myeline. Het enzym serine palymitoyltransferase, of SPT, produceert de ruggengraat van alle sfingolipiden, en het membraangebonden eiwit ORMDL controleert de sfingolipidenniveaus en regelt de activiteit van SPT. De activiteit van ORMDL moet nauwkeurig zijn: Te weinig sfingolipiden belemmert de myelinisatie, en te veel kan giftig zijn.
Binks Wattenberg, hoogleraar biochemie en moleculaire biologie aan de Virginia Commonwealth University, bestudeert membraanbiogenese en richt zich nu op lipidebiogenese. “Ik ben erg nieuwsgierig naar hoe de cel weet wanneer ze sfingolipide moet maken en wanneer ze moet stoppen,” zei Wattenberg. “Ik denk dat ORMDL de sleutel zou kunnen zijn tot het beantwoorden van die vraag.”
Wattenbergs buurman in het lab, Carmen Sato-Bigbee, een professor in dezelfde afdeling, bestudeert myelinisatie, met een focus op oligodendrocyten. De twee bundelden hun krachten om de rol van sfingolipide biosynthese bij myelinisatie in zich ontwikkelende hersenen te bestuderen. Zij rapporteren hun recente resultaten in het Journal of Lipid Research.
Om de dynamiek van de sfingolipide-inhoud en -synthese tijdens myelinisatie te ontdekken, werkte Wattenberg en Sato-Bigbee’s team met pasgeboren rattenhersenen, omdat de piek van myelinisatie direct na de geboorte optreedt. Slechts één op de vijf cellen in de hersenen is een oligodendrocyt, dus isoleerde het team deze myeline-producerende cellen voor hun experimenten.
De onderzoekers ontdekten dat een groot deel van de sfingolipiden die tijdens de myelinisatie in oligodendrocyten aanwezig zijn, een atypisch lange ruggengraat hebben – een 18-koolstofketen in plaats van een 16-koolstofketen. “De 18-koolstofketen wijst op een verandering in de lipidensamenstelling tijdens myelinisatie, wat de isolerende eigenschappen van myeline zou kunnen verklaren,” zei Wattenberg. “In toekomstig werk willen we kijken naar de rol van elk type sfingolipide in myelinisatie.”
De studie vond ook dat SPT activiteit toeneemt gedurende de eerste paar dagen van myelinisatie en dan begint af te nemen. ORMDL activiteit is niet meetbaar, maar het team leidde af dat ORMDL isovorm expressie varieert in de tijd. Deze bevindingen maken de weg vrij voor toekomstige experimenten.
“De controle van de sfingolipide biosynthese is de sleutel tot myelinisatie, en als we begrijpen hoe dit proces werkt, kunnen we het veranderen in toekomstige behandelingen,” zei Wattenberg. “Ons ambitieuze doel is om de biosynthese van sfingolipiden zo goed te begrijpen dat we oligodendrocyten kunnen herprogrammeren en de demyelinisatie bij degeneratieve myelinisatieziekten zoals MS kunnen terugdraaien.”