Articles

Het mechanische belang van myelinisatie in het centrale zenuwstelsel

Neuronen in het centrale zenuwstelsel zijn omgeven en verknoopt door myeline, een vettige witte substantie die zich rond axonen wikkelt om een elektrisch isolerende laag te vormen. De elektrische functie van myeline wordt algemeen erkend; toch blijft het mechanische belang onderschat. Hier hebben we nano-indentatie testen gecombineerd met histologische kleuringen om de stijfheid van de hersenen te correleren met de mate van myelinisatie in onvolgroeide, prenatale hersenen en volwassen, postnatale hersenen. De stijfheid van zowel de grijze als de witte stof bleek aanzienlijk (p0,001) te zijn toegenomen bij de rijping: de stijfheid van de grijze stof verdubbelde van 0,31±0,20kPa vóór de geboorte tot 0,68±0,20kPa na de geboorte; de stijfheid van de witte stof verdrievoudigde van 0,45±0,18kPa vóór de geboorte tot 1,33±0,64kPa na de geboorte. Tegelijkertijd nam het myelinegehalte in de witte stof significant toe (p≪0,001) van 58±2% tot 74±9%. De stijfheid van de witte stof en het myelinegehalte waren gecorreleerd met een Pearson correlatiecoëfficiënt van ρ=0.92 (p≪0.001). Onze studie suggereert dat myeline niet alleen belangrijk is om een vlotte elektrische signaalvoortplanting in neuronen te verzekeren, maar ook om neuronen te beschermen tegen fysische krachten en een sterk microstructureel netwerk te leveren dat het witte stof weefsel als geheel verstijft. Onze resultaten suggereren dat de stijfheid van hersenweefsel zou kunnen dienen als biomarker voor multiple sclerose en andere vormen van demyeliniserende aandoeningen. Inzicht in hoe weefselrijping zich vertaalt in veranderingen in mechanische eigenschappen en het kennen van de precieze hersenstijfheid in verschillende levensfasen heeft belangrijke medische implicaties bij ontwikkeling, veroudering en neurodegeneratie.