Volg ons  Volg ons op Twitter Volg ons op Facebook

Deel deze pagina:
FaceBook  Twitter

Een paar maanden geleden was ik alleen thuis, verveelde mij en snoeide ik in onze tuin de veel te groot geworden struiken zowat tot op de grond terug. Ik was er zat van, het leek wel een oerwoud. In huis was het daarna echter rep en roer: ik zou de tuin hebben vernield. Het zou eruit zien alsof er een grote brand in de tuin had gewoed. Maar nu, enkele maanden verder, geven mijn huisgenoten toe dat mijn "snoeiopwelling" toch een keerzijde had. De struiken zijn zonder uitzondering prachtige uitgelopen en hebben een gewenst formaat aangenomen.

Een plant            

Veel planten bevatten meristeem. In populair Nederlands zou je dit groeicellen kunnen noemen. Meristeem bestaat uit stamcellen (waarover later meer). Als je een plant snoeit of stekt, dan vormt dit meristeem nieuwe cellen. De plant groeit dus. Hij vervangt niet wat er was, maar hij laat iets nieuws groeien. Bijvoorbeeld wortels of een nieuwe tak.

Niet alleen bij snoeien maar ook bij stekken blijken planten hierdoor tot grote daden in staat. Wanneer je een plant immers succesvol stekt, dan groeien er uit het afgeknipte deel wortels zodat je hem weer kunt poten. We vinden dat heel normaal, maar is dat eigenlijk niet heel wonderlijk?

Want wanneer we van een mens een arm afsnijden, dan groeit deze niet terug. Bij veel zeedieren is dit overigens wel het geval, denk aan een zeester waarbij een verdwenen arm kan terugkomen. Ook bij een worm die doormidden gehakt wordt, groeit er soms uit het voorste deel een deel uit waardoor hij door kan leven. Hoe kan dat eigenlijk?

Regeneratie

Wanneer biologen van regeneratie spreken, dan bedoelen ze het vermogen van een organisme om een deel van het lichaam volledig te herstellen. Het deel dat beschadigd is wordt bij regeneratie vervangen met het soort cellen dat zich daar eerder bevond. Een plant doet dit dus niet, die groeit alleen. Daarom vindt regeneratie alleen bij dieren plaats.

Let op: genezen is niet altijd regeneratie. Genezen betekent immers dat je hersteld bent van een ziekte of een verwonding, maar dat wil nog niet zeggen dat je dan weer geheel de “oude” bent. Als je een wondje hebt dat geneest, dan worden de cellen bijvoorbeeld niet vervangen door dezelfde soort cellen, maar door littekenweefsel (bindweefsel). Je bent dus niet meer zoals je was, terwijl je wel genezen bent. Littekenweefsel kan soms zelfs leiden tot blijvende schade, al is iemand genezen.

Yael heeft in een aquarium twee axolotls. Dit is een nogal bijzondere salamandersoort die nooit volwassen wordt. Zij hebben een heel groot regeneratief vermogen. Zelfs hun hersenen kunnen daardoor worden ‘gerepareerd’. Niet vreemd dus dat er veel onderzoek naar deze beesten wordt gedaan om te onderzoeken of wij daar als mensen ook baat van kunnen hebben.

Misschien denk je dat voor regeneratie altijd eenvoudig gebouwde dieren en planten nodig zijn, maar dat is niet waar. Mensen kennen bijvoorbeeld ook regeneratie. Een arm groeit misschien niet terug, maar als je een kwart tot een derde van de lever bij mensen wegneemt, dan groeit deze wel weer terug. Sommige dingen dus wel, andere niet.

Stamcellen

Regeneratie heeft alles met stamcellen te maken. Een stamcel is een cel die in staat is om in een andere cel te veranderen. Al geruime tijd wordt veel onderzoek naar stamcellen gedaan omdat deze mogelijk een rol zouden kunnen spelen in het genezen van een aantal nare ziektes.

Omdat zich vooral in embryo’s veel stamcellen bevinden, en embryoweefsel dus goed gebruikt kan worden voor dit onderzoek, hebben er nogal wat ethische discussies over dit onderzoek plaatsgevonden. Maar laten wij ons daar nu verder niet mee bezighouden en ons vooral richten op hoe regeneratie werkt.

Bij de bevruchting ontstaat in eerste instantie een enkele cel, de zygote genoemd. Als de zygote zich in goede randvoorwaarden bevindt, bijvoorbeeld in de baarmoeder, dan kan deze ene cel uitgroeien tot een geheel mens van miljarden cellen. Voor de duidelijkheid: een mens bestaat uit meer dan tweehonderd verschillende soorten cellen. En al die soorten zijn dus direct of indirect uit die ene cel tevoorschijn gekomen.

Je zou de zygote daarom best een soort ‘super stamcel’ mogen noemen. Na verloop van tijd groeien uit deze zygote immers alle andere cellen en die cellen krijgen op een gegeven moment een specifieke functie. Als een cel een specifieke functie heeft, bijvoorbeeld levercel geworden is, dan kan hij niet meer terugkeren tot een stamcel.

In het beenmerg worden stamcellen aangemaakt. Dat is een slim biologisch mechanisme, omdat je daarmee een soort basis hebt gemaakt die het lichaam later voor van alles in kan gaan zetten. Hij kan deze stamcel bijvoorbeeld laten delen zodat spiercellen ontstaan, maar er hadden ook niercellen uit tevoorschijn kunnen komen. Puur naar gelang er behoefte aan is.

Geneeskunde

Om te kunnen regenereren (=opnieuw maken) worden stamcellen gebruikt die delen tot de oorspronkelijke cellen van het weefsel dat verdwenen is. We kennen in Nederland de zogenaamde regeneratieve geneeskunde. Bij deze methode wordt dit zelfherstellende vermogen van het lichaam gebruikt om te genezen.

Er zijn nogal wat manieren ontdekt waarmee je het lichaam kunt helpen zichzelf te laten herstellen. Gentherapie is er daar een van. Hierbij wordt het genetische materiaal van cellen aangepast zodat bijvoorbeeld erfelijke aandoeningen teniet worden gedaan. Maar we hebben inmiddels ook meer weet gekregen van hoe we stamcellen aan kunnen zetten om zich te gaan differentiëren wanneer het lichaam dat niet meer zo goed kan doen.

Waarom niet?

Best veel zeedieren beschikken over een regeneratief vermogen. Denk aan bijvoorbeeld de krab en dan met name de zeespin. Die is zelfs in staat om organen te regenereren. Meestal gaat het namelijk om poten of tentakels.

De vraag is waarom dat zo is, want waarom kunnen niet alle dieren dit? Zou toch erg prettig zijn! In America zijn onderzoekers tot de conclusie gekomen dat dit alles te maken heeft met de wijze waarop het lichaam, en dan met name cellen, op een wond reageert. Zij onderzochten dit met stekelmuizen omdat die goed kunnen regenereren en vergeleken dit met normale muizen die littekenweefsel vormen.

Het antwoord lijkt te liggen in de zogenaamde ERK-signaaltransductie.  Met signaaltransductie wordt het doorgeven van signalen binnen de cel bedoeld. Dit is vooral een chemisch proces waarbij eiwitten betrokken zijn. ERK is een dergelijk eiwit. In stekelmuizen bleek dat dit ERK-signaal langer bleef doorgaan dan bij de gewone muizen. Dat ERK een rol speelde bij de celdeling was al bekend, maar hiermee werd ook aangetoond dat de langere aanwezigheid daarvan regeneratie activeert. Heb je geen ‘lang’ ERK-signaal, dan wordt littekenweefsel gevormd. We kunnen dit eiwit bij dit proces dus als een soort schakelaar beschouwen.

Maar dat geeft nog geen antwoord op de vraag waarom bepaalde dieren die wel hebben en andere veel minder. Want littekenweefsel is toch nadelig?

Wat het onderzoek in America verder nog liet zien is dat wanneer dieren niet goed kunnen regenereren is dat als je ERK-signaal toevoegt, dat het regeneratieproces dan wel op gang komt. Deze dieren zijn de regeneratiemogelijkheid dus niet kwijt, ze zijn alleen het langere signaal daarvoor kwijt. Klinkt allemaal niet goed…

Misschien heeft het met de omvang van de dieren te maken. Dieren die goed kunnen genereren zijn namelijk altijd klein. Tenminste, dat dachten we. Totdat de onderzoeker Kusumi aantoonde dat een aantal alligators in staat waren om een verloren gegane staart te laten regenereren. Alligators zijn op dit moment de grootste dieren waarvan we weten dat zij lichaamsdelen kunnen laten genereren.

Evolutie

En dat brengt ons op een nieuwe hypothese. Regenereren was ooit misschien een hele goede manier van herstel, maar is door evolutie langzamerhand overbodig geworden. Omdat alligators al heel lang bestaan, beschikken zij misschien nog over deze mogelijkheid. Maar waarom is dit steeds meer overbodig geworden? Het klinkt immers als een hele handige eigenschap.

Het opnieuw aan laten groeien van een staart of poot kost veel tijd en energie. Een zeester heeft die tijd en energie wel en een alligator ook. Het is onhandig misschien, maar ze kunnen een behoorlijke tijd zonder het lichaamsdeel. En ze gebruiken zelf maar weinig energie. Ze komen door de regeneratie zelf dus niet echt in de problemen.

Bij sommige hagedissen zie je dat ze wel kunnen regenereren, maar dat bijvoorbeeld de nieuwe staart niet helemaal hetzelfde is als de oorspronkelijke. In plaats van bot zit er dan kraakbeen in. Daar is wel een verklaring voor. Het lichaam heeft namelijk minder moeite kraakbeen aan te maken dan bot. Dus daar zit misschien ergens een antwoord in verborgen. Want deze hagedissen moeten snel kunnen bewegen en verbruiken meer energie voor hun dagelijkse behoefte.

Wat als de dieren die niet goed kunnen regenereren gewoon daar in de natuur niet meer de tijd en energie voor hadden omdat ze een ander levenspatroon hadden gekregen? Zoals vogels bijvoorbeeld. Dan zouden zij gebaat zijn met een snelle en energiearme oplossing. Dus niet terug laten groeien, maar oplappen zodat je snel weer verder kunt. En dat is precies wat littekenweefsel doet! Bij vogels zie je dan ook inderdaad geen voorbeelden van regeneratie terug. Maar bij zeedieren wel. Evolutionair zijn veel zeedieren erg oud...

Bij de mens

Regeneratie bij de mens zou fantastisch zijn voor bijvoorbeeld het vervangen van beschadigde niercellen, aangetaste beenmergcellen of ontbrekende vingertopjes. Maar helaas, die eigenschap lijken we verloren te hebben.

Wellicht kan de medische wereld dit vermogen in sommige gevallen weer activeren. Dat zou mooi zijn. Een alligator is succesvoller met staart (voor het evenwicht), maar krijgt zijn spieren in de staart niet terug. Gedeeltelijke regeneratie dus, maar iets beter dan niets!

Voor de zeester is het een uitkomst dat tot totaal herstel leidt. Zelfs bij het kwijtraken van meerdere armen tegelijkertijd zal het regeneratieve vermogen ervoor zorgen dat deze armen allemaal weer terugkomen in hun oorspronkelijke formaat. Het kan even duren, dus als je een zeester ziet met een stompje, dan begrijp je dat hij nog even zal moeten wachten, maar het komt goed!

 

Dive4all is

Aquamed logo
Officieel Aqua Med dealer. Registreer online

Mares logo
Officieel Mares Premium Reseller

Dive4all opleidingen worden uitsluitend gegeven door gecertificeerde PADI Instructeurs en Divemasters.

Dive4all PADI school Utrecht

Tweets

Een vraagje

Biologiezaken relevant voor duikers