Na een beroerte begint in de hersenen een langdurig herstelproces. Dit proces omvat meer dan alleen het vervangen van beschadigde zenuwcellen of het tot stand brengen van nieuwe verbindingen; ook moeten stofwisselingsbijproducten en ontstekingssignaalmoleculen uit het aangetaste weefsel worden verwijderd. Een nieuwe studie van de Universiteit van Rochester suggereert nu dat de biologische klok van het lichaam mogelijk een belangrijke rol speelt in dit proces. In experimenten met muizen slaagden de wetenschappers erin om de natuurlijke circadiane ritmes specifiek te versterken. Dit leidde tot verbeteringen in verschillende indicatoren van herstel na een beroerte.

De behandelde dieren vertoonden onder andere een beter motorisch herstel. Tegelijkertijd werd een verhoogde vloeistofstroom waargenomen in het zogenaamde glymfatische systeem, en nam de concentratie van diverse ontstekingssignaalmoleculen in de hersenen af. De resultaten zijn interessant omdat de behandeling niet onmiddellijk na de beroerte werd gestart. De betreffende maatregelen werden pas drie dagen na het voorval genomen – aanzienlijk later dan bij conventionele acute behandelingen, waarbij zo snel mogelijk wordt ingegrepen.

De hersenen hebben hun eigen reinigingssysteem

De hersenen beschikken over een vloeistofsysteem dat helpt bij het afvoeren van stofwisselingsbijproducten: het zogenaamde glymfatische systeem. In dit systeem stroomt cerebrospinale vloeistof langs specifieke structuren in de hersenen en helpt het bij het afvoeren van afvalstoffen uit het zenuwweefsel. Het systeem is vooral actief tijdens bepaalde slaapfasen en is daarom al jaren het onderwerp van intensief onderzoek in verband met slaap en de gezondheid van de hersenen.

Eerder onderzoek door Maiken Nedergaard en haar collega’s heeft een belangrijke bijdrage geleverd aan de beschrijving van dit systeem. Latere studies toonden aan dat de activiteit ervan niet uitsluitend afhankelijk is van slaap. Ook de interne biologische klok van het lichaam beïnvloedt wanneer en in welke mate vloeistoftransport in de hersenen plaatsvindt. Dit creëert een interessant verband tussen slaap, circadiane ritmes en de reiniging van de hersenen.

Een systematische review uit 2022 door Chong en collega’s evalueerde het beschikbare onderzoek naar de relatie tussen slaap en de glymfatische functie. De resultaten suggereren dat slaap nauw verband houdt met veranderingen in de vloeistofuitwisseling in de hersenen, hoewel de exacte mechanismen en de betekenis daarvan voor de mens nog niet volledig zijn opgehelderd.

Welke veranderingen veroorzaakt een beroerte?

Een beroerte kan het delicate evenwicht in de hersenen aanzienlijk verstoren. De schade leidt onder andere tot ontstekingsreacties en metabolische veranderingen. Ook het glymfatisch systeem functioneert na een beroerte niet meer normaal. Dit zou het voor de hersenen moeilijker kunnen maken om bepaalde metabolische bijproducten en ontstekingssignaalmoleculen af te voeren.

Dit is precies waar het nieuwe onderzoek om de hoek komt kijken. De wetenschappers vroegen zich allereerst af of niet alleen de directe behandeling van hersenschade cruciaal is, maar ook de ondersteuning van de lichaamseigen ritmes, die de hersenen begeleiden bij hun herstel- en reinigingsprocessen.

Wanneer de biologische klok uit de pas loopt

De biologische klok regelt veel meer dan alleen de slaap-waakcyclus. Bijna alle organen en veel cellen in het lichaam volgen een ritme van ongeveer 24 uur. Hiertoe behoren bijvoorbeeld de stofwisseling, de hormoonbalans, de lichaamstemperatuur, de bloeddruk en talrijke processen in de hersenen.

Er zijn ook aanwijzingen voor een verband tussen een beroerte en het tijdstip van de dag. Zowel het optreden als de ernst van beroertes kan in de loop van de dag variëren. Tegelijkertijd krijgen veel mensen na een beroerte te maken met verstoringen in hun slaap-waakcyclus.

Dergelijke veranderingen zijn niet onbelangrijk. Een verstoord circadiaans ritme kan het herstel van het lichaam belemmeren en wordt onder andere in verband gebracht met een slechtere kwaliteit van leven na een beroerte. De onderzoekers stelden daarom een interessante vraag: zou het stabiliseren van de biologische klok van het lichaam de hersenen kunnen helpen om zich na schade effectiever te herstellen?

Verschillende manieren om de biologische klok te versterken

Om deze vraag te onderzoeken, testte het onderzoeksteam verschillende manieren om het circadiane ritme te beïnvloeden. Hiertoe behoorden tijdsgesynchroniseerde lichtprikkels, melatonine, de werkzame stof KL001 en tijdsbeperkte voeding.

De wetenschappers bestudeerden eerst gezonde muizen. Uit hun bevindingen bleek dat de verschillende maatregelen de activiteit van het glymfatisch systeem konden verhogen. Vervolgens richtten ze zich op twee bijzonder veelbelovende benaderingen: KL001 en tijdsbeperkte voeding tijdens de actieve fase van de dieren. Deze twee strategieën werden vervolgens getest in muismodellen van een beroerte.

Interessant: de behandeling begon pas dagen later

Een bijzonder opmerkelijk aspect van het onderzoek was de timing. De interventies werden niet onmiddellijk na de beroerte gestart, maar pas drie dagen later. Dit betekende dat de behandeling begon buiten het smalle tijdvenster waarin bepaalde gevestigde acute beroertebehandelingen moeten worden toegediend.

Ondanks deze vertraging vertoonden de behandelde muizen een beter motorisch herstel. Bovendien waren de laesies in de hersenen kleiner, was de glymfatische vloeistofstroom sterker en waren diverse inflammatoire cytokines in lagere concentraties aanwezig.

Dit betekent niet dat een dergelijke behandeling nu al als therapie bij mensen kan worden toegepast. Het wijst er echter wel op dat het beïnvloeden van circadiane ritmes in een diermodel meetbare effecten kan hebben, zelfs nadat hersenbeschadiging is ingezet.

Waarom ontsteking een belangrijke rol zou kunnen spelen

Na een beroerte is een ontstekingsreactie in eerste instantie een normaal onderdeel van de reactie van het lichaam op het letsel. Het immuunsysteem helpt bij het verwijderen van beschadigd weefsel en het op gang brengen van herstelprocessen. Er kunnen echter problemen ontstaan als ontstekingssignalen gedurende een langere periode aanhouden.

De nieuwe studie levert bewijs dat een verbeterde glymfatische functie zou kunnen helpen om dergelijke signalen effectiever uit de hersenen te verwijderen. Het was interessant om op te merken dat de veranderingen niet beperkt bleven tot één enkele ontstekingsmarker; verschillende van de onderzochte cytokines vertoonden trends in dezelfde richting.

Dit zou erop kunnen wijzen dat de onderzochte maatregelen niet louter één ontstekingsroute blokkeren. In plaats daarvan zou de verbeterde vloeistofstroming ertoe kunnen bijdragen dat diverse ontstekingssignaalmoleculen effectiever uit het hersenweefsel worden verwijderd.

Tijdsbeperkt eten als mogelijke aanpak

Van bijzonder belang voor verder onderzoek is het zogenaamde tijdbeperkt eten. Dit houdt niet noodzakelijkerwijs in dat de hoeveelheid geconsumeerd voedsel wordt verminderd. De kern is veeleer dat de voedselinname wordt beperkt tot een specifiek tijdsvenster binnen de dag. Hierdoor kan het lichaam langere perioden zonder voedselinname doorbrengen en kunnen bepaalde metabolische processen beter worden afgestemd op de interne klok.

In de huidige studie werd dit principe toegepast bij muizen en in verband gebracht met een beter herstel na een beroerte. Dit maakt de aanpak wetenschappelijk interessant, omdat het in wezen een gedragsinterventie betreft die niet per se afhankelijk is van medicatie.

Hieruit kunnen echter nog geen aanbevelingen worden afgeleid voor mensen die een beroerte hebben gehad. Voeding en vasten kunnen na een beroerte specifieke risico’s en vereisten met zich meebrengen. De resultaten moeten daarom eerst worden geverifieerd in verdere preklinische studies en, indien nodig, in daaropvolgende klinische proeven.

De interne klok van het lichaam beïnvloedt meer dan alleen de slaap

De bevindingen onderstrepen een trend in de chronobiologie: de biologische klok is blijkbaar niet alleen belangrijk om te bepalen wanneer we slapen. Interne ritmes coördineren talrijke processen in het lichaam. Hiertoe behoren stofwisselingsprocessen, hormonen, vaatfuncties en bepaalde processen in de hersenen.

Ook het glymfatische systeem lijkt in deze tijdsorganisatie te zijn geïntegreerd. De onderzoeksgroep van Lauren Hablitz onderzoekt daarom hoe veranderingen in circadiane ritmes de werking van dit reinigingssysteem kunnen beïnvloeden. Hieruit komt een groter biologisch netwerk naar voren: interne klok → slaap en stofwisseling → vloeistofbeweging in de hersenen → afvoer van stofwisselingsbijproducten en ontstekingssignalen. Na een beroerte kunnen verschillende van deze processen tegelijkertijd uit balans raken.

De biologische klok als nieuw perspectief op revalidatie na een beroerte

De nieuwe bevindingen openen een interessante onderzoeksrichting, maar zijn nog lang niet toepasbaar bij mensen. Het huidige onderzoek werd uitgevoerd op muizen. Het blijft daarom onduidelijk of de waargenomen veranderingen in het glymfatische systeem en het herstel na een beroerte kunnen worden geëxtrapoleerd naar mensen.

Ook is nog niet onomstotelijk bewezen dat een verbeterde glymfatische activiteit daadwerkelijk de oorzaak is van het betere herstel. Het is bijvoorbeeld mogelijk dat meerdere processen tegelijkertijd profiteren van de stabilisatie van circadiane ritmes. Verdere studies moeten daarom de respectieve rollen verduidelijken die de interne klok, het transport van glymfatische vloeistof en ontstekingsreacties spelen.

Het onderzoek legt een interessant verband bloot tussen drie gebieden die lange tijd afzonderlijk werden beschouwd: chronobiologie, hersenreiniging en revalidatie na een beroerte. Als de resultaten in verdere studies worden bevestigd, zou de gerichte stabilisatie van het circadiane ritme op een dag een aanvullende manier kunnen zijn om het herstel van de hersenen na letsel te ondersteunen. Tot die tijd blijft de belangrijkste bevinding vooral van wetenschappelijke aard: de interne klok van het lichaam speelt mogelijk een veel grotere rol in de herstel- en reinigingsprocessen van de hersenen dan eerder werd aangenomen.