Winterslapers vertonen Alzheimer-achtige hersenveranderingen

De hersenen van dieren in winterslaap ondergaan grote temperatuurwisselingen en perioden van energietekort. Neurobioloog Ate Boerema toont aan dat de hersenverandering die optreedt in winterslapende goudhamsters door energietekort en temperatuur sterk lijkt op de hersenschade bij Alzheimerpatiënten. De goudhamster is daarmee een goed model om hersenveranderingen bij de ziekte van Alzheimer te onderzoeken. Boerema promoveert 16 maart 2012 aan de Rijksuniversiteit Groningen.

Winterslaap is een manier om te overleven onder zware omstandigheden. Om energie te besparen gaan winterslapers in ‘torpor’: een periode waarin de stofwisseling op een laag pitje staat. Het lichaam koelt af tot temperaturen die soms maar net boven de omgevingstemperatuur liggen.

Intervalslaper

Lang niet alle winterslapende dieren blijven de hele winterperiode in torpor; ze warmen tussentijds weer even op, waarschijnlijk om onderhoud te plegen aan hun hersenen. Boerema onderzocht de hersenen van een dergelijke 'intervalslaper', de Syrische hamster (goudhamster). De hersenenveranderingen die Boerema bij deze hamster in winterslaap vond, komen overeen met veranderingen in de hersenen van Alzheimerpatiënten: het zogenaamde tau-eiwit blijkt sterk gefosforyleerd (verbonden met fosfaatgroepen).

Tau-eiwit

Tau-eiwitten maken onderdeel uit van gezonde zenuwcellen, ze verstevigen het skelet van de cel, zoals de sporten in een ladder en maken daarnaast transport van stoffen in de cel mogelijk. Wanneer fosfaatgroepen zich op het tau-eiwit ophopen – fosforylering - functioneert het eiwit minder goed en krult het uiteindelijk zelfs op. Met een desastreuze afloop: de cel sterft af. ‘Dat is verandering die ook plaatsvindt bij mensen met de ziekte van Alzheimer,’ vertelt Boerema, ‘de opgekrulde tau-eiwitten vormen in de hersenen de voor Alzheimer kenmerkende tangles (kluwen eiwitfragmenten in de cel).’

Winterslaap

Die desastreuze afloop blijft bij de winterslapende goudhamster echter uit. Nog voordat er sprake is van onomkeerbare hersenschade, komt het dier tijdelijk uit de torpor en warmen de hersenen op. Boerema: ‘De hersenen als eerste, daarna pas de rest van het lichaam. Bij een temperatuur van ongeveer 28°C verdwijnen de fosfaatgroepen weer van het tau-eiwit, dezelfde temperatuur waarbij de fosfaatgroepen in eerste instantie ook verschenen.’ De hamsters lijden ook niet aan Alzheimer, zegt Boerema: 'Na een winterslaapperiode herinneren de dieren zich nog uitstekend waar ze voedsel hebben opgeslagen.'

Energieprobleem

Over de vraag waarom de fosforylering juist bij 28°C plaatsvindt, kan Boerema alleen speculeren: 'Het is precies het moment dat de REM-slaap bij afkoelende winterslapers uit het EEG wegvalt; bij lagere temperaturen zie je nauwelijks nog hersenactiviteit op een EEG. We suggereren dat de fosfaatgroepen op het tau-eiwit de plaats innemen van suikers. Hierdoor is de mogelijkheid van de cel om energie te spenderen beperkt. De fosforylering fixeert dan als het ware de hersenstructuur en helpt tijdens het afkoelen het energieverbruik van die zenuwcellen te beperken en daarmee tegen schade te beschermen.'

Alzheimer

Boerema’s vindingen betekenen niet dat de hyperfosforylering van het tau-eiwit en de ontstane tangles in Alzheimerpatiënten omkeerbaar zijn. Boerema: ‘Er zijn ook verschillen tussen de hersenen van Alzheimerpatiënten en winterslapers. Bij de ziekte van Alzheimer is er sprake van veel factoren die het ziekteproces beïnvloeden, waaronder een energieprobleem in de hersenen waardoor de schade ontstaat. Die onderliggende problemen moet je eerst oplossen. Belangrijk is dat we met dit onderzoek een natuurlijk diermodel hebben gevonden om de hersenveranderingen te bestuderen die je ook tijdens de ziekte van Alzheimer in mensen ziet.’

Curriculum Vitae

Ate Boerema (Groningen, 1979) studeerde biologie aan de Rijksuniversiteit Groningen. Na zijn afstuderen voerde hij zijn promotieonderzoek uit bij de afdelingen chronobiologie en moleculaire neurobiologie van de RUG. Boerema promoveert aan de RUG tot doctor in de wiskunde en natuurwetenschappen bij prof.dr. Serge Daan en prof. dr. Eddy van der Zee. De titel van zijn proefschrift luidt: The brain at low temperature: neuronal and behavioural dynamics in mammalian hibernation and torpor.

Noot voor de pers

Meer informatie: Ate Boerema, e-mail: a.s.boerema rug.nl, tel. +31 (0)50 363 7848/+31 (0)50 361 5779.