Jakken hebben een genetische mutatie waardoor hun brein in omgevingen met weinig zuurstof gewoon gezond blijft en schade kan herstellen. Mogelijk kunnen we deze kennis gebruiken bij het ontwikkelen van een behandeling voor hersenaandoeningen zoals MS.

Lang niet alle dieren kunnen overleven in de bergen. Op grote hoogtes is het namelijk niet alleen koud, maar zit er ook minder zuurstof in de lucht. Te weinig zuurstof leidt tot allerlei lichamelijke problemen, waaronder schade aan de hersenen. Toch zijn er ook dieren, zoals jakken, die dankzij een aantal aanpassingen prima vertoeven in hoge gebergten. Een van die aanpassingen kan mogelijk helpen bij het ontwikkelen van betere behandelingen voor hersenaandoeningen zoals multiple sclerose (MS), zo schrijven onderzoekers in het vakblad Neuron.

Lees ook:

• Zoogdieren die op grote hoogtes leven, kunnen slechter ruiken
• Waarom worden naakte molratten zoveel ouder dan andere knaagdieren?

Allemaal dezelfde mutatie

Het Tibetaans Hoogland is een grote vlakte die gemiddeld 4500 meter hoog is en waar aanzienlijk minder zuurstof in de lucht zit dan op zeeniveau. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat veel zoogdieren die hier leven – zoals jakken, antilopen, zwartlipfluithazen en molhamsters – allemaal dezelfde mutatie hebben in een gen genaamd Retsat. Verwante soorten die in lagergelegen gebieden leven, hebben deze mutatie niet.

Wetenschappers vermoedden dat deze aanpassing de dieren helpt overleven in zuurstofarme omgevingen. En inderdaad: toen ze het gemuteerde gen aan muizen gaven, konden de knaagdieren beter omgaan met zuurstoftekorten. Dat kwam onder meer doordat ze een groter hart hadden en efficiënter zuurstof door hun lichaam konden transporteren.

De onderzoekers van de nieuwe studie hebben nu ontdekt dat het gemuteerde Retsat-gen ook de hersenen beschermt tegen schade door zuurstoftekort.

Zuurstoftekort beschadigt zenuwcellen

Zenuwcellen, zoals die in de hersenen, communiceren met elkaar via elektrische signalen. Die signalen worden vervoerd via zenuwvezels (ook wel axonen), langwerpige uitlopers van de zenuwcellen. Deze zenuwvezels zijn omhuld in een vettige stof genaamd myeline, wat nodig is om de elektrische signalen efficiënt te geleiden. Bij MS valt het immuunsysteem de myeline aan en dat leidt tot allerlei neurologische klachten, waaronder vermoeidheid, spierzwakte en verminderd zicht.

De productie van myeline vereist veel energie en om die energie vrij te maken, is zuurstof nodig. Als dat niet voldoende aanwezig is, wordt de productie dus flink verstoord. In het lichaam ontstaan bij zuurstoftekort bovendien moleculen die de myeline afbreken. Dieren die op grote hoogtes leven, zoals jakken, moeten dus aanpassingen hebben om dit tegen te gaan. De onderzoekers hebben nu aangetoond dat Retsat daar een rol in speelt.

Myeline repareren

Om dat te bewijzen, stopten ze muizen een week lang in een ruimte met weinig zuurstof, vergelijkbaar met de ijle lucht op 5800 meter hoogte. Muizen die ze het gemuteerde Retsat-gen hadden gegeven, hadden na deze periode een beter leervermogen en geheugen dan muizen zonder de mutatie. Ze hadden daarnaast ook meer myeline in hun brein.

Tijdens een tweede experiment konden de onderzoekers aantonen dat de myeline in de hersenen van muizen met de mutatie veel beter en sneller werd gerepareerd dan in muizen zonder het aangepaste gen. Dat kwam doordat deze dieren meer cellen hadden die myeline produceerden, zogenoemde oligodendrocyten. Het gemuteerde Retsat-gen bleek zenuwcellen te helpen om een molecuul genaamd ATDR om te zetten in ATDRA, wat ervoor zorgt dat er meer oligodendrocyten worden aangemaakt.

Kortom, de genetische aanpassing zorgt ervoor dat de afbraak van myeline in de hersenen van jakken en andere zoogdieren op het Tibetaans Hoogland wordt gecompenseerd door een verbeterde reparatie.

Mogelijke behandeling voor MS?

Bij MS wordt net als bij zuurstoftekort myeline afgebroken. De onderzoekers vroegen zich daarom af of ATDR en ATDRA kunnen helpen om de klachten te verminderen. Ze hebben dit getest met muizen die MS-achtige breinschade hadden en geen gemuteerd Retsat-gen. Door de dieren te injecteren met ATDR of ATDRA, verminderden inderdaad de symptomen.

Huidige MS-behandelingen zijn vooral gericht op het remmen van de progressie van de ziekte. Met deze twee moleculen is het misschien mogelijk om de hersenschade weer deels te herstellen. De onderzoekers waarschuwen wel dat ATDR veel functies heeft, waardoor de kans op bijwerkingen groot is. Er is dus nog veel onderzoek nodig om aan te tonen dat een behandeling met deze moleculen veilig is – en het moet uiteraard ook nog worden onderzocht of zo’n behandeling bij mensen überhaupt wel werkt.

Desondanks laat deze studie maar weer eens zien hoe nuttig het kan zijn om voor medische behandelingen inspiratie op te doen in de natuur. Eerder schreven we bijvoorbeeld ook al over kankerpreventie op basis van antikankermechanismen van de Groenlandse walvis.

Bronnen: Neuron, Science News