Verborgen Verbinding Ontdekt: Nieuw Onderzoek Koppelt Hersenontsteking aan Spiervermoeidheid

Onderzoekers van de Washington University hebben ontdekt dat ontsteking in de hersenen spierdysfunctie kan veroorzaken door het vrijkomen van een eiwit dat naar de spieren reist en hun functie aantast. In experimenten met fruitvliegen en muizen ontdekten ze dat dit eiwit de energieproductie in spiermitochondriën vermindert. Het onderzoek identificeerde ook mogelijke manieren om dit proces te blokkeren, wat zou kunnen helpen bij de behandeling of preventie van spierafbraak bij aandoeningen zoals bacteriële infecties, Alzheimer en long COVID. Krediet: SciTechDaily

Uit een studie blijkt dat ontsteking in de hersenen leidt tot de afgifte van een eiwit dat de spierfunctie aantast, wat mogelijk behandelingen suggereert voor gerelateerde spiervermoeidheid bij ziekten zoals Alzheimer en long COVID.

Infecties en neurodegeneratieve ziekten staan bekend om het veroorzaken van ontsteking in de hersenen. Echter, patiënten met hersenontsteking ontwikkelen vaak spierproblemen die ogenschijnlijk losstaan van het centrale zenuwstelsel.

Nu hebben onderzoekers van de Washington University School of Medicine in St. Louis ontdekt dat de ontsteking in de hersenen een specifiek eiwit vrijgeeft dat vanuit de hersenen naar de spieren reist en een afname in spierfunctie veroorzaakt. De studie, uitgevoerd met fruitvliegen en muizen, heeft ook manieren geïdentificeerd om dit proces te blokkeren. Dit zou significante implicaties kunnen hebben voor de behandeling of preventie van de spierafbraak die vaak wordt waargenomen bij inflammatoire aandoeningen zoals bacteriële infecties, de ziekte van Alzheimer en long COVID.

"We zijn geïnteresseerd in het begrijpen van de zeer diepe spiervermoeidheid die geassocieerd is met sommige veelvoorkomende ziekten," aldus hoofdauteur Aaron Johnson, PhD, universitair hoofddocent ontwikkelingsbiologie. "Ons onderzoek suggereert dat wanneer we ziek worden, boodschapper-eiwitten vanuit de hersenen door de bloedbaan reizen en de energieniveaus in skeletspieren verlagen. Dit is meer dan een gebrek aan motivatie om te bewegen omdat we ons niet goed voelen. Deze processen verlagen de energieniveaus in skeletspieren, waardoor de capaciteit om normaal te bewegen en functioneren afneemt."

In hun onderzoek, onlangs gepubliceerd in Science Immunology, onderzochten de onderzoekers de effecten van ontsteking in de hersenen op de spierfunctie door drie ziekten te modelleren: een E. coli bacteriële infectie, een SARS-CoV-2 virale infectie en Alzheimer. Wanneer de hersenen worden blootgesteld aan inflammatoire eiwitten kenmerkend voor deze ziekten, bouwen schadelijke stoffen genaamd reactieve zuurstofspecies zich op. De reactieve zuurstofspecies zorgen ervoor dat hersencellen een immuun-gerelateerd molecuul genaamd interleukine-6 (IL-6) produceren, dat zich door het hele lichaam verspreidt via de bloedbaan. De onderzoekers ontdekten dat IL-6 bij muizen - en het overeenkomstige eiwit bij fruitvliegen - de energieproductie in mitochondriën van spieren, de energiefabrieken van cellen, verminderde.

Onderzoek van de Washington University School of Medicine in St. Louis onthult hoe hersenontsteking extreme spierzwakte veroorzaakt bij verschillende ziekten, waaronder virale infectie, bacteriële infectie en de ziekte van Alzheimer. Hier getoond zijn spieren van fruitvliegen; de paarse kleuring is een maat voor hoe goed mitochondriën in spiercellen energie produceren. Links is een gezonde spier en rechts is een spier blootgesteld aan IL-6, een immuun-gerelateerd molecuul geproduceerd door de hersenen als reactie op infecties of chronische ziekte. Krediet: Shuo Yang

"Vliegen en muizen die COVID-gerelateerde eiwitten in de hersenen hadden, vertoonden verminderde motorische functie - de vliegen klommen niet zo goed als ze zouden moeten en de muizen renden niet zo goed of zo veel als controlemuizen," aldus Johnson. "We zagen vergelijkbare effecten op de spierfunctie wanneer de hersenen werden blootgesteld aan bacterie-gerelateerde eiwitten en het Alzheimer-eiwit amyloïde bèta. We zien ook bewijs dat dit effect chronisch kan worden. Zelfs als een infectie snel wordt opgelost, blijft de verminderde spierprestatie vele dagen langer in onze experimenten."

Johnson, samen met samenwerkingspartners aan de University of Florida, en eerste auteur Shuo Yang, PhD - die dit werk deed als postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Johnson - betogen dat dezelfde processen waarschijnlijk relevant zijn voor mensen. Bijvoorbeeld, de bacteriële herseninfectie meningitis staat bekend om het verhogen van IL-6 niveaus en kan geassocieerd worden met spierproblemen bij sommige patiënten. Bij COVID-19 patiënten zijn ontstekingsgerelateerde SARS-CoV-2 eiwitten gevonden in de hersenen tijdens autopsie, en veel long COVID-patiënten melden extreme vermoeidheid en spierzwakte zelfs lang nadat de initiële infectie is verdwenen. Patiënten met de ziekte van Alzheimer vertonen ook verhoogde niveaus van IL-6 in het bloed evenals spierzwakte.