Ontdekking van een nieuwe rol voor het cerebellum in dorstregulatie

Het cerebellum, vaak aangeduid als de "kleine hersenen", trekt al eeuwenlang de aandacht van onderzoekers vanwege zijn unieke structuur en cellulaire complexiteit. Het is een van de oudste hersengebieden in evolutionaire termen. Traditioneel werd het alleen beschouwd als een centrum voor motorische controle; recente studies hebben echter aangetoond dat het betrokken is bij niet-motorische functies zoals cognitie, emotie, geheugen, autonome functies, verzadiging en het voltooien van maaltijden.

In een recente studie bij muizen, gepubliceerd in Nature Neuroscience, ontdekten onderzoekers van University Hospitals (UH), het Harrington Discovery Institute van UH en Case Western Reserve University dat de kleine hersenen ook dorst reguleren, een belangrijke functie die nodig is om te overleven. Het team ontdekte met name dat het hormoon asprosine vanuit de periferie naar de hersenen diffundeert en Purkinjecellen in de kleine hersenen activeert. Dit leidt tot een verhoogde drang om water te zoeken en te drinken.

"Asprosine, een hormoon dat in 2016 door ons lab werd ontdekt, staat erom bekend de voedselconsumptie te stimuleren en het lichaamsgewicht op peil te houden door belangrijke 'honger'-neuronen in een deel van de hersenen genaamd de hypothalamus te activeren. Het werkt door zich te binden aan een eiwit op het oppervlak van het neuron, een zogenaamde 'receptor'", aldus Dr. Atul Chopra, hoofdauteur van de studie.

Dr. Atul Chopra is onderzoeker bij het UH Harrington Discovery Institute en adjunct-directeur van het Harrington Rare Disease Program, een medisch geneticus van dienst bij UH en universitair hoofddocent geneeskunde, genetica en genomica aan de Case Western Reserve University School of Medicine.

Het hormoon heeft een receptor nodig voor zijn werking, en in het geval van asprosine's vermogen om eetlust en lichaamsgewicht te reguleren, is die receptor Ptprd. Naast de hypothalamus ontdekte het team dat het ook sterk tot expressie komt in de kleine hersenen, hoewel de functionele betekenis hiervan onbekend was.

We gingen er aanvankelijk van uit dat de werking van asprosine in de kleine hersenen de voedselinname coördineerde met de hypothalamus, wat niet bleek te kloppen. De doorbraak kwam toen Ila Mishra, postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium en nu hoofd van haar eigen laboratorium aan de Universiteit van Kentucky, ontdekte dat muizen bij wie de gevoeligheid van de kleine hersenen voor asprosine was uitgeschakeld, minder water innamen. Ons uiteindelijke doel was om de voedselinname te meten, niet de waterinname, wat een gelukkig toeval was.

Deze muizen vertoonden ook een verminderde activiteit van de Purkinje-cellen, gepaard gaande met hypodipsie (verminderde dorst). Hun voedselinname, motorische coördinatie en leervermogen bleven onaangetast. Muizen bij wie de hypothalamische asprosinegevoeligheid was uitgeschakeld, vertoonden daarentegen een verminderde voedselinname zonder effect op de dorst.

"Onze resultaten onthullen niet alleen een nieuwe functie voor Purkinjecellen in het cerebellum bij het reguleren van dorst, maar ook hun onafhankelijke regulatie van de welbekende rol in motorische coördinatie en leren", voegde Dr. Chopra eraan toe. "Het is fascinerend dat we na meer dan een eeuw neurobiologisch onderzoek nog steeds belangrijke nieuwe functies ontdekken voor delen van de hersenen waarvan we al lang dachten dat ze begrepen werden. De bredere betekenis van deze ontdekking is de potentie ervan voor de behandeling van dorststoornissen zoals polydipsie (overmatige dorst), hypodipsie en adipsie, waarvoor momenteel geen behandeling bestaat."