Waarom salamanders zichzelf kunnen repareren en wij niet: zuurstof speelt een onverwachte rol
Een salamander verliest een poot en groeit hem terug. Een mens verliest een vinger en die is voorgoed weg. Het verschil zit niet alleen in genen, nieuw onderzoek wijst op een verrassende factor: hoe cellen omgaan met zuurstof.
Het vermogen tot regeneratie, het volledig herstel van verloren weefsels of organen, is een van de meest fascinerende raadsels in de biologie. Sommige diersoorten, zoals axolotls, zebravisjes en bepaalde wormen, bezitten dit vermogen in ruime mate. Zoogdieren, inclusief mensen, vrijwel niet. Foetussen vormen een uitzondering: een menselijke foetus kan nog tot op zekere hoogte wonden herstellen zonder littekenvorming. Na de geboorte verdwijnt dat vermogen grotendeels.
Onderzoekers proberen al decennia te begrijpen welke moleculaire mechanismen het verschil maken. Eerder werk richtte zich op senescente cellen en het gedrag van macrofagen na weefselschade. Nieuw onderzoek, besproken door Fight Aging!, voegt een andere dimensie toe: de manier waarop cellen zuurstof detecteren en daarop reageren, ook wel ‘oxygen sensing’ genoemd. Cellen beschikken over gespecialiseerde signaalroutes die de hoeveelheid beschikbare zuurstof registreren en de celactiviteit daarop aanpassen. Bij soorten met een sterk regeneratief vermogen lijkt dit systeem anders te zijn afgesteld dan bij zoogdieren.
Wat zuurstof te maken heeft met weefselherstel
Bij verwonding daalt de zuurstofspanning in het beschadigde weefsel tijdelijk sterk, een toestand die hypoxie heet. Cellen die kunnen regenereren, schakelen in die situatie andere genprogramma’s in dan cellen die dat niet kunnen. De zuurstofgevoelige signaalmolecuul HIF-1α, Hypoxia-Inducible Factor, speelt daarin een centrale rol. Bij regenererende soorten lijkt de activatie van HIF-1α en aanverwante routes op een manier te verlopen die stamcelactiviteit en weefselgroei bevordert. Bij zoogdieren leidt diezelfde hypoxie eerder tot littekenvorming dan tot regeneratie.
Het is nog geen volledig plaatje. Zuurstofdetectie is één puzzelstuk in een complex geheel van factoren: immuunrespons, stamcelreserves, genexpressiepatronen en mechanische signalenm spelen allemaal mee. Maar het is een stuk dat tot nu toe onderbelicht bleef in het regeneratieonderzoek.
De longevity-connectie
Regeneratief vermogen neemt ook bij mensen af met de leeftijd. Ouder weefsel herstelt trager, littekenvorming neemt toe en stamcellen worden minder responsief. Als zuurstofdetectie medebepalend is voor regeneratie bij jonge versus oude organismen, dan opent dat een nieuwe onderzoekslijn: kunnen we de afgestompte zuurstofrespons van verouderd weefsel herstellen? En zou dat de regeneratiecapaciteit van ouder wordende mensen gedeeltelijk kunnen terugbrengen? Die vragen zijn vooralsnog speculatief, maar de richting die dit onderzoek aanwijst is aanlokkelijk genoeg om serieus te nemen.