Het EHMT1 gen veroorzaakt het Kleefstra syndroom, maar hoe dat precies gebeurt was niet bekend. In een publicatie in Neuron toont Nael Nadif Kasri nu aan, dat dit gen ervoor zorgt dat neuronen zinvol met elkaar kunnen communiceren en leren. Is dit gen defect, dan ligt de verstandelijke beperking van het Kleefstra syndroom op de loer.

Wat is het Kleefstra syndroom?

Het Kleefstra syndroom is een genetische aandoening die zich uit in een verstandelijke beperking. Kenmerkend voor deze aandoening zijn ontwikkelingsachterstand, problemen met praten en problemen met leren. De genetici Tjitske Kleefstra en Hans van Bokhoven ontdekten in 2006 het gen dat een specifieke vorm van verstandelijk beperking veroorzaakt. Deze aandoening wordt sindsdien het Kleefstra syndroom genoemd.

Door de zeldzaamheid van de ziekte is het onbekend hoe vaak het voorkomt. De behandeling van personen met het Kleefstra syndroom is gericht op het ondersteunen in de ontwikkeling van een patiënt en het omgaan met de gevolgen van de ziekte.

Communicerende neuronen

Eerder is aangetoond dat het EHMT1-gen een heleboel andere genen aanstuurt die het leerproces beïnvloeden. De werking van dit proces was echter niet precies duidelijk. Met een publicatie in Neuron geeft Kasri aan dat als je iets leert, de communicatie tussen een aantal neuronen versterkt wordt.

Bandbreedte in het brein

Hoe meer informatie tussen neuronen wordt opgeslagen, hoe sterker de communicatie. Het gevaar hierbij is dat oplopende informatieopslag en kennisverwerving zorgt voor een informatie-overload. De hersenen hebben hiertegen een feedback mechanisme ontwikkeld: een homeostatische reset. Deze zorgt ervoor dat de communicatie tussen neuronen altijd binnen een bepaalde bandbreedte blijft zitten.

Een eenvoudig voorbeeld om dit proces te verduidelijken. Stel de bandbreedte ligt tussen de 50 en 100. Door het leren ontstaat bij twee neuronen een activiteit van 120 en 80. Dan wordt de activiteit van beide neuronen naar verhouding teruggebracht, bijvoorbeeld door ze met een kwart te verminderen. 120 wordt 90 en 80 wordt 60. Zo blijven de onderlinge verschillen bestaan, blijft wat is geleerd netjes intact en handhaven de hersenen de vereiste bandbreedte voor het contact tussen de neuronen. Zo’n contactpunt tussen neuronen wordt een synaps genoemd.

Afschalen en opschalen

Kasri zegt: “Het mooie aan dit mechanisme is dat het werkt via synaptic scaling. Als de activiteit te groot is wordt er afgeschaald. En als de activiteit onder de vereiste bandbreedte zakt wordt er opgeschaald. Het eerder ontdekte EHMT1-gen is hiervoor verantwoordelijk. Het zet zowel onhoorbaar gefluister als doofmakend geschreeuw tussen neuronen om in verstaanbare communicatie binnen de juiste bandbreedte.”

Communicatie tussen neuronen bijsturen

Het onderzoek van Kasri dat bij muizen werd uitgevoerd krijgt binnenkort ook een vervolg in menselijke hersencellen. Een ander belangrijke punt uit het onderzoek is de gevoeligheid voor signalen uit de omgeving van het EHMT1-gen. Hieruit blijkt dat het proces van communicatie tussen neuronen misschien is te beïnvloeden en bij te sturen. Dit kan aanknopingspunten op leveren voor een therapie. Deze hoeft niet op het EMHT1-gen gericht te zijn, maar kan misschien ook lopen via belangrijke genen die door dit gen worden aangestuurd, zoals de Brain Derived Neurotrophic Factor (BDNF), een zenuwcel stimulerende factor die van de hersenen afkomstig is. “Al zou het proces maar een beetje bijgestuurd kunnen worden, dan zou dat al een mooi resultaat zijn”, eindigt Kasri.

Bron: Radboudumc.