Ontrafelen van oorzakelijke verbanden tussen geest en moleculen

Sinds het tijdperk van de Verlichting is de wetenschap ervan uitgegaan dat ons lichaam uit afzonderlijke compartimenten bestaat, waarbij elk orgaan zijn eigen functie, doel en behandeling heeft. Zelfs vandaag de dag gaan mensen naar een cardioloog voor hartaandoeningen en defecte bloedvaten, naar een maag-lever-darmarts voor leverproblemen en naar een neuroloog of psycholoog voor hersenzaken. Deze hokjesgeest en professionele specialisatie heeft zijn beperkingen. Psychologen beheersen bijvoorbeeld de gedragsaspecten van de geest, maar weten weinig over de moleculen die dat gedrag aansturen. Onze drang om hooggespecialiseerde professionals af te leveren heeft ertoe geleid dat we weinig begrijpen van de interacties tussen organen en hoe moleculen die door het lichaam worden gevormd en afgegeven, de hersenen beïnvloeden en vice versa. De afgelopen vier jaar heeft TNO baanbrekend onderzoek gedaan dat voorheen verborgen correlaties tussen de hersenen en het lichaam blootlegt.

Het Body Brain Interactions ERP richt zich op het verbinden en ontrafelen van de mechanismen die ervoor zorgen dat ons lichaam en brein op elkaar inwerken. Het uiteindelijke doel is om volledig te begrijpen hoe stressoren die gericht zijn op onze hersenen ons lichaam en onze gezondheid beïnvloeden, en omgekeerd hoe de moleculen in ons lichaam ons mentale welzijn en onze cognitieve prestaties beïnvloeden.

Nu, in het vierde en laatste jaar, hebben de TNO-onderzoekers een prestatie geleverd die uniek is in de wereld: het identificeren van de belangrijkste causale verbanden tussen ons lichaam en onze hersenen. Interacties die voorheen onopgemerkt bleven, of niet konden worden bestudeerd omdat de technologie simpelweg niet bestond.

Nu al wereldwijd in de belangstelling

Sommige onderzoeken binnen het ERP zijn zo ver gevorderd dat ze al een peer review hebben gehad en zijn gepubliceerd in gerenommeerde wetenschappelijke tijdschriften, waardoor commerciële en overheidspartijen geïnteresseerd zijn geraakt in samenwerking met TNO. Een van die onderzoeken, gepubliceerd in Nature, toont aan dat we lange zenuwbanen hebben die van de hersenen naar de tertiaire lymfoïde organen (extreem kleine lymfeklieren) in alle bloedvaten van ons lichaam lopen. Dit bewijst dat deze zenuwen worden geactiveerd door chronische stress die ons lichaam voelt. Het is belangrijk om te beseffen dat ons lichaam een veel objectievere sensor is van chronische stress dan ons verstand. Ons bewustzijn misleidt ons want het ‘aankunnen’ van chronische stress kan immers gezien worden als een teken van individuele kracht of zelfs bravoure.

Het lichaam en het onderbewustzijn hebben een andere perceptie: wanneer je lichaam chronische stress voelt (zelfs als jouw bewustzijn dit niet zo zou waarnemen), activeert het lichaam het autonome zenuwstelsel, waarna de zenuwen de immuuncellen in kleine lymfeklieren activeren. Deze immuuncellen zijn verantwoordelijk voor chronische ontstekingen in je hele lichaam, de belangrijkste aanjager van veel potentieel dodelijke ziekten, waaronder hart- en vaatziekten, diabetes en veel vormen van kanker. Dus er is een logisch biochemisch verband tussen stress (bijv. door overmatige inspanning of slaapgebrek) en de oorzaak van vele volksziekten.

De TNO-onderzoekers toonden in Neurology (Vreeken et al 2022) aan dat er vergelijkbare interacties tussen het lichaam en de hersenen ook bestaan tussen onze vetweefsels en de hersenen waarbij abnormaal vergrote vetcellen in de buikholte verband houden met structurele afwijkingen in de hersenen. Deze verworven kennis biedt nieuwe inzichten in hoe we kunnen ingrijpen en de impact van chronische stress kunnen verminderen, en zo de ontwikkeling van ziekten kunnen afzwakken.

Een andere fascinerende privaat-publieke samenwerking die is voortgekomen uit de eerste onderzoeksjaren van het ERP, is met de Maag Lever Darmstichting (MLDS). Samen met TNO wil de MLDS leren welke signalen het lichaam naar de hersenen stuurt die ervoor zorgen dat je pijn voelt, bijvoorbeeld maag-darmpijn die vaak verkeerd wordt begrepen en daardoor niet goed wordt behandeld omdat artsen geen oorzaak kunnen vinden. De TNO-onderzoekers hebben ontdekt dat moleculen die worden gevormd door de lever en de darm-microbiota kenmerkend zijn voor patiënten met buikpijn klachten, wat wederom een geheel nieuw aangrijpingspunt voor behandeling kan zijn.

Het onderzoek van Body-Brain Interactions richt zich ook op ontstekingsmoleculen, of cytokinen, die worden vrijgegeven door onze organen en fungeren als een waarschuwingssignaal om het lichaam te beschermen tegen bacteriële en virale invasies. Maar wanneer deze moleculen chronisch vrijkomen, kunnen er allerlei bedreigingen voor de gezondheid ontstaan.

Vooral bij mensen met ernstig overgewicht toont het onderzoek aan dat het chronisch vrijkomen van cytokinen uit visceraal vet (het vet dat organen en de darmen omgeeft) schadelijk is voor de hersenperfusie, de zuurstoftoevoer en het glucoseniveau in de hersencellen, wat op ten duur neuronale sterfte veroorzaakt. Afhankelijk van het getroffen hersengebied is het een duidelijk traject naar dementie, de ziekte van Alzheimer of de ziekte van Parkinson. Interessant genoeg wijzen voorlopige onderzoeksgegevens erop dat dezelfde cytokinen ook een rol spelen bij cognitieve achteruitgang na acute stressoren zoals slaaptekort. Dit is zeer relevant voor werknemers in ploegendienst, militairen en anderen met beroepen met veel stress.

Van het begrijpen van interacties tot het toepassen van interventiestrategieën

Hoe spannend de resultaten van de Body-Brain Interactions ERP ook zijn, er is nog een lange weg te gaan op de weg naar implementatie van de verworven kennis. We weten nu zonder twijfel dat er interactie is tussen het lichaam en de hersenen en we begrijpen meer over de moleculaire interacties. Wat we echter nog nodig hebben, zijn interventiemiddelen. Bovendien zijn de oorzaken veel complexer (en onduidelijker) dan in de voorbeelden hierboven, of gewoon nog niet ontdekt.

“We hebben een tipje van de sluier opgelicht over fundamenteel nieuwe manieren om chronische inflammatoire volksziekten te voorkomen en te behandelen”, zegt hoofdonderzoeker dr. Robert Kleemann (unit Healthy Living & Work). Prof. Jan van Erp, hoofdonderzoeker van de unit Defence, Safety and Security, voegt hieraan toe: “En dezelfde interacties kunnen worden gebruikt om de gezondheid te verbeteren, veerkracht te stimuleren en mogelijk cognitieve prestaties te verbeteren, wat belangrijk is in stressvolle banen of tijdens militaire missies.” De wetenschappers zijn het erover eens dat het een duidelijke win-win is voor beide units.

De volgende stap is zeer uitdagend en vereist nog meer samenwerking om interventiestrategieën te vinden voor bepaalde interacties. “We doen dat dan ook samen met bedrijven en internationale instituten, de partners van ons nieuwe ecosysteem,” laat Jan van Erp weten. Het is essentieel dat deze interventies meerdere organen tegelijkertijd gunstig beïnvloeden, waaronder de hersenen.

Dr. Robert Kleemann gelooft dat zo'n holistische benadering letterlijk levens zal redden. "We zijn al zo ver gekomen in het leren hoe ons lichaam en onze hersenen op elkaar inwerken. Het is tijd om ons te richten op het bouwen van biologische afweermechanismen die onze fysieke en mentale gezondheid helpen beschermen. Denk bijvoorbeeld aan de impact van gedragsinterventies , maar ook aan het opbouwen van een beschermend ‘biologische pantser’ via de microbiota of onze spieren, of door een verbeterde energievoorziening van de hersenen vanuit de lever."

Door biologische afweermechanismen te versterken, kunnen we de chronische stressoren als eerste opvangen, zodat acute stressoren minder schadelijk zijn voor onze gezondheid. We moeten accepteren dat we allemaal worden blootgesteld aan stressoren, of die nu chronisch of acuut zijn. De kunst is nu om bewust met die stressoren om te gaan en de signalen die zich via het onderbewustzijn in het lichaam manifesteren niet te negeren – denk aan spierspanningen en daarmee gepaard gaande pijnverschijnselen. Ondanks de moeilijkheden om het gedrag van mensen te veranderen, zijn beide hoofdwetenschappers ervan overtuigd dat de combinatie van neuromodulatie met biologische afweermechanismen aanzienlijke voordelen zal hebben voor onze gezondheid, ons geestelijk welzijn en onze prestaties.

Het ERP Body-Brain Interactions is een gezamenlijk onderzoeksprogramma van de TNO-onderdelen Healthy Living & Work en Defence, Safety & Security. Als u geïnteresseerd bent in samenwerking met TNO, neem dan contact op met dr. Robert Kleemann of Prof. Jan van Erp.