Multiple sclerose (MS) is een chronische ontstekingsaandoening die wordt gekenmerkt door demyelinisatie en die wereldwijd ongeveer 2,5 miljoen mensen treft. De meerderheid van degenen bij wie MS is vastgesteld, vertoont een relapsing-remitting (RR) ziekteverloop. Tijdens de recidiverende fase leidt acute ontsteking tot het onvermijdelijke verlies van myeline en axonen. Omgekeerd kunnen demyelinisatielaesies tijdens remissie worden gerepareerd door remyelinisatie, waardoor axonen trofische ondersteuning krijgen en progressief axonverlies wordt voorkomen1. Falen van remyelinisatie treedt op in de chronische stadia van MS en leidt tot progressieve axonale degeneratie2.
Het proces van remyelinisatie is kritisch gecorreleerd met oligodendrocyt-voorlopercellen (OPC's), waarbij de proliferatie en migratie van OPC's betrokken is om te differentiëren tot volwassen oligodendrocyten (OL's), de myelinevormende cellen in het centrale zenuwstelsel (CZS)3. In de beginstadia van de ziekte blijft het aantal nieuwe OL's dat door OPC's rond de gedemyeliniseerde laesies wordt gegenereerd relatief behouden en kan het met succes remyelinisatie bevorderen4. Tijdens gevorderde MS-stadia leiden de ontoereikende migratie en differentiatie van OPC's echter tot een vermindering van nieuwe OL's en verminderde remyelinisatie5, wat leidt tot zenuwdegeneratie en accumulatie van invaliditeit.
Er zijn twee hypothesen voorgesteld om de neurodegeneratie bij MS te verklaren. De extrinsieke hypothese suggereert dat de immuunrespons die door geactiveerde T-cellen wordt geïnitieerd, zowel demyelinisatie als neurodegeneratie veroorzaakt6. Het intrinsieke model suggereert echter dat de intrinsieke afwijkingen in OPC's7, OL's8 en andere cellen in het CZS kunnen bijdragen aan neurodegeneratie. Het intrinsieke model werd voorheen alleen toepasbaar geacht in meer gevorderde stadia van MS, zoals primaire of secundair progressieve MS (PPMS en SPMS). Desalniettemin is onlangs neurodegeneratie onafhankelijk van ontsteking of terugval waargenomen in RRMS 9,10, wat suggereert dat intrinsieke cellulaire afwijkingen betrokken kunnen zijn in alle ziektestadia, inclusief RRMS.
Bovendien speelt ferroptose, een kenmerkende celdoodroute die verband houdt met ijzergemedieerde lipidemetabole stoornissen, een cruciale rol bij neurodegeneratie. Deze route omvat een onbalans van intracellulaire redoxtoestanden aangedreven door een teveel aan ijzer, wat leidt tot accumulatie van lipideperoxide en de productie van reactieve zuurstofspecies (ROS), wat uiteindelijk resulteert in oxidatieve celdood11. Neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson en de ziekte van Huntington komen vaak voort uit oxidatieve schade aan neuronale cellen, die vaak wordt veroorzaakt door ongewoon hoge ijzerconcentraties in laesies. Bij MS bevordert een verhoogde kwetsbaarheid voor oxidatieve schade, gecombineerd met mitochondriale disfunctie als gevolg van het hoge lipidengehalte en zuurstofverbruik van CZS-cellen, de peroxidatie van lipiden, een kritische factor bij ferroptose. OL's zijn gevoelig voor lipideperoxidatie, een essentieel kenmerk van ferroptose12. IJzerafzetting in de buurt van spinale inflammatoire laesies13 en de kwetsbaarheid van OL's voor lipideperoxidatie14 en vrije radicalen15 benadrukken de gevoeligheid van MS voor ferroptose.
Hypoxie is een andere kritische factor in de pathogenese van MS die bijdraagt aan het verlies van oligodendrocyten. Bewijs van hypoxie-achtige schade en het genereren van ROS en stikstofoxide (NO) bij acute MS-laesies geeft aan dat dergelijke stressoren mitochondriale disfunctie en daaropvolgende energietekorten kunnen veroorzaken16. Deze metabole stress beïnvloedt niet alleen OL's, maar schaadt ook naburige axonen door verstoorde energieoverdracht17, aangezien myelinische kanalen energie overbrengen tussen de myelineschede en peri-axonale ruimtes.
Primaire humane OPC's en OL's van het CZS zijn uiterst moeilijk toegankelijk bij MS-patiënten. Vandaar dat geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC's) afgeleide menselijke OPC's en OL's naar voren zijn gekomen als veelbelovende hulpmiddelen voor het bestuderen van de intrinsieke aandoeningen van MS. In het licht van de cruciale rol van ferroptose en hypoxie in de pathogenese van MS en hun impact op de oligodendrocytenlijn, maakte deze studie gebruik van gewogen genco-expressienetwerkanalyse (WGCNA) om module-informatie18 te extraheren en om genexpressiepatronen die verband houden met deze fenomenen bij MS op te helderen. Door de correlatiecoëfficiënten tussen genen te screenen, kunnen we dezelfde of vergelijkbare co-expressienetwerken of -modules identificeren, wat licht werpt op nieuwe biomarkers of potentiële therapeutische doelwitten voor MS. Door zich te concentreren op de transcriptiefactoren (TF's) die kritieke genen reguleren, biedt deze studie bovendien een basis voor verdere verkenning van de mechanismen en mogelijke interventiestrategieën voor MS.