Onderzoekers van de Niigata University hebben met behulp van geavanceerde driedimensionale beeldvorming in kaart gebracht hoe amyloïd-β (Aβ) zich langs bloedvaten verspreidt in het menselijk brein bij cerebrale amyloïde angiopathie (CAA). Door postmortaal hersenweefsel te analyseren, laten zij zien dat vaatgebonden amyloïdafzetting het sterkst voorkomt in de oppervlakkige hersenarteriën en zich vervolgens geleidelijk uitstrekt naar diepere vaatvertakkingen. De studie biedt nieuw inzicht in de ruimtelijke organisatie van amyloïdpathologie bij deze ernstige vaatziekte.
CAA is een cerebrovasculaire aandoening waarbij Aβ neerslaat in de wanden van kleine hersenvaten. De ziekte is een belangrijke oorzaak van lobaire hersenbloedingen en komt vaak voor in combinatie met de ziekte van Alzheimer. Hoewel al langer wordt aangenomen dat een verstoorde afvoer van amyloïd langs vaatstructuren een rol speelt bij het ontstaan van CAA, was het tot nu toe onduidelijk hoe deze afzettingen zich precies door het vasculaire netwerk van de hersenen verspreiden.
Van oppervlak naar diepte
Om die vraag te beantwoorden analyseerden de onderzoekers hersenweefsel van zes CAA-patiënten met behulp van weefsel-ophelderingstechnieken en zogeheten light-sheet fluorescentiemicroscopie. Deze aanpak maakt het mogelijk om grote volumes menselijk hersenweefsel in drie dimensies te visualiseren, terwijl de continuïteit van het vaatnetwerk behouden blijft.
Door zowel vaatgladde spiercellen als amyloïd-β fluorescent te labelen, reconstrueerde het team bloedvaten die zich uitstrekken van het hersenoppervlak tot in de onderliggende witte stof. “Wat deze studie uniek maakt, is dat we het volledige vasculaire netwerk in het menselijke brein in drie dimensies en op cellulair niveau kunnen visualiseren,” aldus Dr. Saito, die het onderzoek leidde. “Onze 3D-aanpak liet een continu patroon van amyloïdafzetting zien dat met conventionele tweedimensionale coupes niet zichtbaar zou zijn.”
Geen willekeurige afzetting
Volgens Hayashi, eerste auteur van de studie, is een van de belangrijkste bevindingen dat amyloïd zich niet willekeurig afzet. “Het volgt een specifiek patroon: het begint in de oppervlakkige vaten en verspreidt zich vervolgens naar binnen langs onderling verbonden vaatstructuren. Dit ondersteunt de hypothese dat CAA ontstaat door een verstoorde afvoer van amyloïd langs perivasculaire routes.”
Daarnaast zagen de onderzoekers dat de dichtheid van amyloïdplaques in het hersenweefsel lager was rondom bloedvaten met duidelijke Aβ-afzetting dan in andere gebieden. “Gebieden met zware vaatamyloïdafzetting hadden juist minder plaques in het omliggende hersenweefsel,” merkt Hayashi op. “Inzicht in deze balans kan van belang zijn voor het ontwikkelen van gerichte therapieën.”
Nieuwe behandelingen
De bevindingen, gepubliceerd in Science Advances, bieden een driedimensionaal raamwerk om beter te begrijpen hoe vaatgebonden amyloïdpathologie is georganiseerd in het menselijke brein. Daarmee benadrukken zij het belang van ruimtelijke context bij amyloïd-gerelateerde vaatziekten.
Volgens de onderzoekers ondersteunen de resultaten het idee dat falende perivasculaire afvoermechanismen bijdragen aan de progressie van CAA. De studie laat zien hoe geavanceerde beeldvormingstechnologieën kunnen bijdragen aan fundamenteel inzicht in complexe hersenaandoeningen en mogelijk de weg kunnen vrijmaken voor nieuwe, meer gerichte behandelstrategieën.
3D-bioprinting
Vorig jaar hebben onderzoekers uit Zuid-Korea een nieuw in-vitromodel ontwikkeld waarmee vaatvernauwing in de hersenen kan worden nagebootst. Met behulp van een geavanceerde 3D-bioprinttechniek creëerden zij perfuseerbare, stenotische hersenvaten met hoge anatomische en fysiologische nauwkeurigheid. De gebruikte hybride bio-inkt, gebaseerd op varkensaorta-ECM, collageen en alginaat, ondersteunt een functioneel endotheel en realistische stromingspatronen.
Het model laat verstoringen in bloedstroom en ontstekingsreacties zien zoals die optreden bij atherosclerose. Volgens de onderzoekers vormt deze technologie een belangrijke stap richting dierproefvrije ziektemodellen, snellere medicijnscreening en gepersonaliseerde geneeskunde. Verdere integratie met organ-on-a-chip- en AI-technologie kan de klinische relevantie nog vergroten.
