Verheldering structuur van pigmentenlaag in hersenen schijnt licht op ontwikkelen van Parkinson

De structuur van een in de menselijke hersenen ophopende pigmentenlaag, neuromelanine, is ontsluierd met een vrije elektron laser en foto-elektron emissie microscopie. Deze pigmentenlaag blijkt te bestaan uit korrels met een kern van een pro-oxidatief rood pigment, feomelanine, bedekt door een antioxiderend zwart pigment, eumelanine. Deze pigmenten komen veel voor in haren. Het onderzoek hiernaar is in PNAS gepubliceerd door John Simon en een team onderzoekers van Duke University, North Carolina State University en het Institute of Biomedical Technologies in Segrate.

Feomelanine is chemisch geschikt om zuurstof te activeren, terwijl eumelanine dat niet is. Dit heeft eerder onderzoek op haren uitgewezen. Het was ook al bekend dat neuromelanine uit de twee pigmenten bestaat. Met de combinatie van de twee analysetechnieken is het oxidatievermogen van moleculen op het oppervlak van de korrels bepaald. Dit vermogen geeft aan hoe makkelijk moleculen, reactieve zuurstofradicalen kunnen vormen. Het oxidatievermogen van de moleculen op de oppervlakte van de pigmentkorrels benaderde die van zwart haar. Dit bevestigde dat de oppervlakte uit eumelanine bestaat. De laserstralen konden niet doordringen tot de kern van de korrels. Simon’s groep kon echter met de verkregen resultaten indirect de korrelstructuur, waarbij een feomelanine kern wordt bedekt door een eumelanine laag, afleiden.

Hersencellen ondervinden hoge niveaus van oxidatie bij het produceren van de neurotransmitter dopamine. De werking van deze neurotransmitter wordt bij Parkinson verhinderd. Volgens wetenschappers beschermt neuromelanine tegen ondermeer deze oxidatieve stress. Neuromelanine verschijnt in de hersenen al vanaf de leeftijd van 3 en de concentratie blijft vervolgens toenemen. In de hersenen van mensen met Parkinson daalt de concentratie echter dramatisch.

Eumelanine bindt effectief ijzer en andere moleculen die een rol spelen bij oxidatieve schade. Een oppervlak bestaande uit het zwarte pigment past dus bij de neuronbeschermende rol van neuromelanine.

Er is echter een grens aan hoeveel ijzer eumelanine kan binden. Onderzoekers hypothetiseren dat een oververzadiging van het zwarte pigment met ijzer, zoals in de hersenen van Parkinson patiënten, tot afbraak van het eumelanine kan leiden. Het pro-oxidatieve feomelanine komt dan bloot te liggen. ‘Op het moment dat het pigment wordt afgebroken ontstaat er een omgeving die veel meer pro-oxidatief is’, aldus Simon.

bron: Persbericht Duke University