Onderzoek naar de biologische beperkingen van zoogdieren heeft een mogelijk mechanisme blootgelegd dat verklaart waarom het vermogen om weefsels te regenereren kort na de geboorte verdwijnt. Uit recente studies blijkt dat de overgang naar een ademhalingsproces, waarbij koolstofdioxide (CO2) uit het lichaam wordt verwijderd, fungeert als een signaal dat de natuurlijke herstelcapaciteit van cellen uitschakelt. Volgens een artikel van newscientist.com kan het toedienen van CO2-rijk gas bij volwassen muizen deze slapende regeneratieve paden echter weer activeren.
De invloed van mTOR op celgroei
Terwijl diverse amfibieën, reptielen en vissen in staat zijn om complexe organen of ledematen volledig te herstellen, beschikken zoogdieren slechts zeer kortstondig over een dergelijk vermogen rond de geboorte. Een sleutelrol in dit proces wordt gespeeld door het eiwit mTOR. Dit eiwit fungeert als een centrale schakelaar die de groei van cellen in vitale weefsels, waaronder de hersenen, het hart en de spieren, reguleert.
Kort na de geboorte daalt de activiteit van mTOR in de cellen echter drastisch. De precieze reden voor deze plotselinge afname was tot voor kort onbekend. Soroush Tahmasebi van de University of Illinois, die geen deel uitmaakte van het onderzoeksteam, gaf aan dat de factoren die deze daling veroorzaken tot nu toe slecht begrepen waren, zoals beschreven door .
Experimenten met ademhaling en regeneratie
Om de trigger voor de uitschakeling van mTOR te identificeren, voerde een team onder leiding van Zhigang He van de Harvard Medical School experimenten uit met muizen die via een keizersnede ter wereld kwamen. De onderzoekers richtten zich specifiek op de mTOR-activiteit binnen de neuronen van het netvlies.
De data toonden aan dat de mTOR-activiteit hoog bleef zolang de pasgeboren muizen zich in de vruchtzak bevonden. Zodra de pups echter uit de zak werden gehaald en startten met ademen, kelderde de activiteit van het eiwit onmiddellijk. Dit wijst erop dat de gasuitwisseling die gepaard gaat met de eerste ademteugen de directe aanleiding is voor het stopzetten van de regeneratie, meldt .
Medische implicaties en toekomstperspectief
De meest significante bevinding is dat deze blokkade van het regeneratievermogen mogelijk niet onomkeerbaar is. Wanneer volwassen muizen werden blootgesteld aan gas met een hoog CO2-gehalte, werden de regeneratieve paden opnieuw geactiveerd. Zhigang He uitte zijn enthousiasme over dit specifieke effect van koolstofdioxide.
Ook externe experts reageren positief op deze resultaten. Nahum Sonenberg van de McGill University in Canada bestempelde de ontdekkingen als zeer veelbelovend en potentieel baanbrekend, aldus .
Hoewel de resultaten momenteel beperkt zijn tot proeven met muizen, biedt het onderzoek een nieuw perspectief op de genezing van beschadigde zenuwen of weefsels bij mensen. Het suggereert dat het vermogen tot herstel niet definitief verloren gaat, maar simpelweg wordt gedeactiveerd door omgevingsfactoren tijdens de geboorte. Verder onderzoek moet uitwijzen of deze methode veilig en effectief kan worden toegepast in een klinische setting voor menselijke patiënten.