Het weefselherstel bij de muisjes was allerminst perfect. Hier de teentjes van de muisjes en het herstelweefsel na amputatie (afb: Ken Muneoka et al./Nature Communications)

Zenuwcellen in het centrale zenuwstelsel en hartcellen herstellen niet (wel in het perifere zenuwstelsel), maar onderzoekers van, onder meer, de universiteit van Texas denken dat dat komt doordat die mogelijkheden zijn uitgeschakeld bij zoogdieren. Als de schakelaar zou kunnen worden gevonden dan zou de mogelijkheid ontstaan dat schade aan het ruggenmerg effectief zou kunnen worden hersteld en niet, zoals nu, worden ‘ingevuld’ met bindweefsel. Met behulp van de groeifactoren FGF2 en BMP2 slaagden ze er in bij muisjes beschadigde weefsels in min of meer de originele staat te herstellen.
Generaties lang hebben wetenschappers het onvermogen om verloren lichaamsdelen te laten aangroeien beschouwd als een van de fundamentele beperkingen van mensen en andere zoogdieren. Terwijl dieren zoals salamanders complete ledematen kunnen regenereren, wordt bij mensen en andere zoogdieren verwondingen ‘hersteld’ in sommige weefsels door littekenweefsel te vormen.
Dit onderzoek doet het vermoeden rijzen dat herstelvermogens bij zoogdieren mogelijk niet volledig afwezig zijn. In plaats daarvan zouden ze verborgen kunnen zitten in het normale genezingsmechanisme van het lichaam, wachtend om onder de juiste omstandigheden geactiveerd te worden.
“Waarom sommige dieren kunnen regenereren en andere, met name mensen, niet, is een grote vraag die al sinds Aristoteles wordt gesteld”, zegt Ken Muneoka, hoogleraar aan de afdeling Veterinaire Fysiologie & Farmacologie. “Ik heb mijn hele loopbaan gewijd aan het proberen dat te begrijpen.”
In een studie gepubliceerd in Nature Communications beschrijven Muneoka en collega’s een nieuwe tweestapsbehandeling die de regeneratie van bot, gewrichtsstructuren en bindingen mogelijk maakte. Hoewel het hergroeide weefsel geen perfecte replica’s van het origineel waren, geloven de onderzoekers dat de aanpak uiteindelijk littekenvorming kan verminderen en weefselherstel na amputaties kan verbeteren.
Wanneer zoogdieren gewond raken, reageert het lichaam meestal met bindweefselvorming. Tijdens dit proces sluiten bindweefselcellen de wond snel af en vormen littekenweefsel. Hoewel deze reactie infectie en verdere schade helpt voorkomen, beperkt het ook het vermogen van het lichaam om het verloren weefsel te herstellen.

Dieren die kunnen regenereren volgen een ander pad. Bij salamanders bijvoorbeeld verzamelen soortgelijke cellen zich in een structuur die blastema wordt genoemd, die dient als basis voor de groei van nieuw weefsel. Muneoka: “Het is alsof deze cellen twee verschillende richtingen op kunnen gaan. Ze kunnen ofwel een litteken vormen, ofwel een blastema. Ons onderzoek richtte zich op het ombuigen van het gedrag van bindweefselcellen (fibroblasten) die al aanwezig zijn op de plaats van de verwonding.”

Groeifactoren

Om te onderzoeken of het genezingsproces bij zoogdieren richting regeneratie kon worden gestuurd, ontwikkelden de onderzoekers een ​​behandeling die twee bekende groeifactoren in een bepaalde volgorde gebruikt. De eerste stap bestond uit het aanbrengen van fibroblastgroeifactor 2 (FGF2) nadat de wond al genezen was. Door te wachten tot het initiële genezingsproces voltooid was, gaven de onderzoekers het lichaam de kans om normaal te reageren voordat ze ingrepen.
FGF2 stimuleerde de vorming van een blastema-achtige structuur, iets wat normaal gesproken niet voorkomt bij zoogdieren na dit type verwonding. Enkele dagen later brachten de onderzoekers een tweede groeifactor aan, botmorfogenetisch eiwit 2 (BMP2), die de cellen ertoe aanzette om nieuw weefsel te gaan opbouwen. Muneoka: “Je stuurt de cellen eerst weg van littekenvorming en vervolgens geef je de signalen die ze vertellen wat ze moeten opbouwen.”

Een van de belangrijkste bevindingen van het onderzoek is dat regeneratie mogelijk geen toevoeging van stamcellen van buiten het lichaam vereist, een aanpak die vaak wordt onderzocht in de regeneratieve geneeskunde. “Je hoeft geen stamcellen te verkrijgen en ze terug te plaatsen. Ze zijn er al. Je hoeft ze alleen maar te leren hoe ze zich gedragen zoals je wilt”, zegt Muneoka.
“De cellen waarvan we dachten dat ze niet programmeerbaar waren, zijn dat in feite wel,” zegt medeonderzoeker Larry Suva. “Het vermogen is niet afwezig, het is alleen verborgen.”
De onderzoekers vonden ook bewijs dat cellen kunnen worden omgeleid om structuren te creëren buiten hun gebruikelijke locatie. Dit proces, bekend als positionele herspecificatie, is een belangrijk onderdeel van de ontwikkeling. Concreet betekent dit dat cellen die normaal gesproken zouden helpen bij de vorming van een bepaald type weefsel, na een verwonding de instructie kunnen krijgen om een ​​andere structuur te herbouwen.

Niet precies

Hoewel het geregenereerde weefsel niet precies overeenkwam met de oorspronkelijke anatomie, hebben de onderzoekers alle belangrijke structuren die tijdens de amputatie waren verwijderd – waaronder bot, pezen, ligamenten en gewrichtsweefsel – met succes hersteld. De geregenereerde gebieden bevatten zowel skeletcomponenten als bindweefsel, gerangschikt in patronen die lijken op de natuurlijke anatomie. Muneoka: “We hebben regeneratie bereikt van wat je zou verwachten bij een dergelijk letsel. De structuren zijn er nog, alleen niet in perfecte vorm.”

De bevindingen suggereren ook dat regeneratie afhankelijk is van verschillende biologische processen die samenwerken. Het herbouwen van weefsel lijkt veel complexer te zijn dan het activeren van één enkel mechanisme. Hoewel het onderzoek zich nog in een vroeg stadium bevindt, geloven de wetenschappers dat het al praktische toepassingen kan hebben, lang voordat volledige regeneratie mogelijk is.
In plaats van zich uitsluitend te richten op het vervangen van ontbrekende structuren, kan de aanpak de genezingsresultaten verbeteren door littekenvorming te verminderen en weefselherstel te bevorderen. “Mensen zouden moeten gaan nadenken over het benutten van deze signalen tijdens het genezingsproces,” zegt Muneoka. “Zelfs een kleine verschuiving in de reactie, weg van littekenvorming, kan al aanzienlijke voordelen opleveren.”

De studie draagt ​​bij aan het groeiende bewijs dat regeneratie bij zoogdieren mogelijk geen volledig verloren eigenschap is. Het zou eerder een sluimerend vermogen kunnen zijn dat normaal gesproken inactief blijft tijdens genezing. Suva: “Dit verandert de manier waarop we denken over wat mogelijk is. Zodra je aantoont dat regeneratie geactiveerd kan worden, opent dat de deur naar compleet nieuwe vragen.”

Bron: Science Daily