Het isoleren van immuuncellen uit de hersenen en de schedel van muizen

De hersenen, de centrale spil van het zenuwstelsel, worden beschermd door de schedel. Onder de schedel bevinden zich drie lagen bindweefsel die bekend staan als de hersenvliezen – de dura mater, arachnoïdale mater en pia mater. Cerebrospinale vloeistof (CSF) circuleert in de subarachnoïdale ruimte tussen de arachnoïde mater en pia mater, waardoor de hersenen worden gedempt en ook afvalstoffen worden verwijderd via het glymfatisch systeem ^1,2. Samen zorgt deze unieke architectuur voor een veilige en ondersteunende omgeving die de stabiliteit van de hersenen behoudt en deze beschermt tegen mogelijk letsel.

De hersenen worden al lang beschouwd als immuunbevoorrecht. Dit idee is echter gedeeltelijk verlaten omdat er steeds meer bewijs is dat aangeeft dat, naast residente microglia in het parenchym, de grenzen van de hersenen, inclusief de plexus choroideus en de hersenvliezen, een breed scala aan immuuncellen herbergen^. Deze cellen spelen een cruciale rol bij het handhaven van de homeostase, het bewaken van de gezondheid van de hersenen en het initiëren van de immuunrespons op hersenletsel. Recente bevindingen geven met name aan dat de schedel betrokken is bij de immuniteit van hersenvliezen en kan bijdragen aan de immuunrespons in de hersenen na letsel. In 2018 deden Herisson et al. een baanbrekende ontdekking van directe vasculaire kanalen die het beenmerg van de schedel met de hersenvliezen verbinden, waardoor een anatomische route voor leukocytenmigratie wordt vastgesteld ^4,5. Later toonden Cugurra et al. aan dat veel myeloïde cellen (bijv. monocyten en neutrofielen) en B-cellen in de hersenvliezen niet afkomstig zijn uit het bloed⁶. Met behulp van technieken zoals calvaria-botflaptransplantatie en selectieve bestralingsregimes, leverden de auteurs overtuigend bewijs dat het beenmerg van de schedel dient als een lokale bron voor myeloïde cellen in de hersenvliezen en als als CZS-parenchym^na CZS-letsel. Verder stelde een andere studie voor dat meningeale B-cellen constant worden gevoed door het beenmerg^van de schedel 7. Meer recentelijk is een nieuwe structuur, de arachnoïdale manchetuitgang (ACE) genoemd, geïdentificeerd als een directe toegangspoort tussen de dura mater en de hersenen voor het verkeer van immuuncellen^.

Deze opwindende bevindingen hebben belangrijke implicaties voor de oorsprong van infiltrerende immuuncellen in de gewonde hersenen (bijvoorbeeld na ischemische beroerte). Een grote hoeveelheid bewijs heeft aangetoond dat na een beroerte veel immuuncellen de hersenen infiltreren, wat bijdraagt aan zowel acute hersenbeschadiging als chronisch hersenherstel. Het conventionele idee is dat deze cellen circulerende leukocyten in het bloed zijn die de hersenen infiltreren, wat grotendeels wordt vergemakkelijkt door door een beroerte veroorzaakte schade aan de bloed-hersenbarrière. Dit idee is echter aangevochten. In één onderzoek werden immuuncellen in de schedel en het scheenbeen van muizen anders gelabeld, en 6 uur na een beroerte werd een significant grotere afname van neutrofielen en monocyten gevonden in de schedel vs. het scheenbeen en meer van de schedel afgeleide neutrofielen waren aanwezig in de ischemische hersenen. Deze gegevens suggereren dat in de acute beroertefase neutrofielen in de ischemische hersenen voornamelijk afkomstig zijn uit het beenmerg van de schedel⁴. Interessant is dat CSF deze migratie kan begeleiden. Inderdaad, twee recente rapporten toonden aan dat CSF signaalsignalen van de hersenen rechtstreeks via schedelkanalen naar het beenmerg van de schedel kan doorgeven en celmigratie en hematopoëse in het beenmerg van de schedel kan instrueren na CZS-letsel ^9,10.

In het licht van deze recente bevindingen is het belangrijk geworden om veranderingen in immuuncellen in zowel de hersenen als het beenmerg van de schedel te analyseren bij het bestuderen van de immuunrespons op hersenaandoeningen. Bij dergelijke onderzoeken zijn voldoende aantallen hoogwaardige immuuncellen nodig voor stroomafwaartse analyses zoals celsortering, flowcytometrie-analyse en single-cell RNA-sequencing (scRNA-seq). Hier is het algemene doel om twee geoptimaliseerde procedures te presenteren voor het bereiden van eencellige suspensies uit hersenweefsel en schedelbeenmerg. Het is belangrijk op te merken dat de calvaria (voorhoofdsbeen, achterhoofdsbeen en pariëtale botten) van de schedel meestal worden gebruikt om beenmerg te extraheren, en dit beenmerg wordt in dit onderzoek specifiek schedelbeenmerg genoemd.