De darmwand met de darmvlokken (villi) en damrcryptes waar darmcellen zich delen (afb: ISTA)

Stamcellen kunnen zich, afhankelijk van hun ‘status’, ontwikkelen tot een scala aan celsoorten, maar wie wat maakt wat zo’n stamcel uiteindelijk wordt. Onderzoekers denken daar nu meer licht op geworpen te hebben na het ontdekken van zo’n differentiëringsmechanisme in de ingewanden van muisjes. Het zou zijn gebleken dat de richting van de ontwikkeling (mede) bepaald wordt door de plaats in het organisme en door bewegingen in de omgeving.
Je darmen vormen een fraaie ‘machine’. Een speciale cellaag bedekt de binnenkant van je dunne en dikke darm. Daar worden voedingsstoffen (inclusief water) uitgewisseld met de rest van je lichaam, terwijl het ‘kwaad’, in welke vorm dan ook, wordt buitengesloten. Die laag wordt het darmepitheel of de -deklaag genoemd. Die laag vernieuwt zich elke pak weg zeven dagen waarbij stamcellen zich ontwikkelen tot gespecialiseerde epitheelcellen.
Stamcellen heb je in soorten en maten. Zo heb je embryonale stamcellen die zich kunnen ontwikkelen tot ongeacht welk celtype. Daarnaast heb je min of meer gespecialiseerde stamcellen zoals bloedstamcellen of darmstamcellen waarvan het ‘repertoir’ beperkter is.
Stamcellen kunnen zich of delen (en weer stamcellen vormen) of zich rijpen (differentiëren) tot een bepaalde celtype om organen en weefsel te vernieuwen. Hoe dat in zijn werk gaat (delen of rijpen) is nog steeds vrij duister.
Bernat Corominas-Murtra van, voorheen ISTA (nu de universiteit van Graz) en Edouard Hannezo van ISTA in Oostenrijk en collega’s namen zich voor daar meer licht op te werpen. Daartoe kregen ze hulp van een groep onderzoekers rond Jacco van Rheenen van het Nederlands Kankerinstituut in Amsterdam. Ze ontdekten een nog niet eerder waargenomen mechanisme dat, mede (?), het lot van de stamcellen bepaalt.
Darmvlokken, uitstulpingen in de geplooide darmwand, vormen een wezenlijk onderdeel van die fraaie ‘machine’, vooral in de dunne darmen. “Op de bodem van die darmcryptes in het epitheel delen stamcellen zich voortdurend”, zegt Corominas-Martra. “Sommige blijven stamcellen en andere worden naar buiten naar de darmvlokken gevoerd. Daar differentiëren ze tot celtypes die nodig zijn voor de darmfunctie en die na een paar dagen weer worden vervangen. Dat gebeurt dag in dag uit en als dat systeem niet werkt krijg je grote problemen.”

Perplex

Toen de onderzoekers die darmstamcellen bestudeerden stonden ze perplex. Corminas-Murtra: “Het is normaal te denken dat een stamcel wordt bepaald door bepaalde biochemische eigenschappen van een cel. We vonden dat dommige cellen met stamcelkenmerken in feite nooit functioneerden als stamcellen maar dat die naar buiten werden geduwd om ze kwijt te worden zonder dat ze bijdroegen aan de vernieuwing van de darmwand. Het bleek ook dat er twee keer zoveel darmstamcellen in de dunne darm voorkwamen als in de dikke darm.”

De onderzoekers vroegen zich af wat nu eigenlijk bepaalt dat cellen zich als stamcellen gedragen en zo ontdekten ze het onderliggende, bepalende mechanisme (denken ze). Corominas-Murtra: “De locatie bepaalt of ze zich als stamcel gedragen. Cellen in het epitheel wordt niet naar buiten geduwd door de onder hun delende stamcellen (zie plaatje; as), maar daar komt een andere beweging bij te pas.” Cellen blijken zich willekeurig in verschillende richtingen te begeven. Als ze de darmplooien, de onderzoekers noemend die darmcrypten, terechtkomen fungeren ze weer als delende stamcellen.
“Die bewegingen vormen een mechanisme dat bepaalt of cellen zich ook als stamcellen gedragen”, legt Hannezo uit. “In de dunne darm is het moleculaire signaal dat die bewegingen stuurt sterker dan in de dikke darm, dus bewegen de cellen vaker op en neer in de plooi. Daardoor zijn er in de dunne darm meer functionerende stamcellen dan in de dikke. Dit begrip zou belangrijke gevolgen kunnen hebben van wat een stamcel eigenlijk is en hoe we ze moeten gebruiken in medische toepassingen (zoals stamcelbehandelingen; as).”

Eerder bouwden de onderzoekers al een rekenmodel van het darmepitheel. Daarmee voorspelden ze het aantal functionerende stamcellen in de dikke en dunnen darm. Die werden door andere onderzoeken bevestigd. Als ze het chemische signaal in de darmplooien afremden dan liep het aantal functionele stamcellen ook terug zoals het rekenmodel aangaf.

Bron: Science Daily