Dit is waarom zebravissen nierschade wel kunnen herstellen (en wij niet)

Zebravissen kunnen iets wat mensen niet kunnen: ze kunnen een nier ‘repareren’ en weer functioneel herstellen. Onderzoekers weten nu hoe ze dat doen.

Schrijf je in voor de nieuwsbrief! Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week? Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!

Als een menselijke nier beschadigd raakt kan die nefronen verliezen. Dat zijn kleine filters die afvalstoffen uit het bloed halen. Verliest een nier er te veel, dan werkt die steeds slechter. Dat kan uiteindelijk leiden tot het ontstaan van chronische nierziekten. Voor mensen geldt bovendien een hard gegeven: een verdwenen nefron komt niet meer terug.

Bij zebravissen is dat anders. Deze dieren kunnen wel nieuwe nefronen maken. Onderzoekers van MDI Biological Laboratory hebben nu ontdekt hoe die nieuwe ‘filters’ ook echt worden aangesloten op de rest van de nier. De resultaten zijn verschenen in het vakblad Development.

Een nieuw probleem

Volgens de onderzoekers staat de regeneratieve geneeskunde inmiddels voor een nieuw probleem. Zo laat onderzoeker Iain Drummond weten: “inmiddels kunnen we verschillende soorten weefsels in een kweekschaaltje laten groeien. Echter is het heel iets anders om dat weefsel ook succesvol te integreren in een werkend orgaan.” De grootste uitdaging heeft vooral te maken met de aansluiting op de al bestaande buisjes en aderen: het kunnen kweken van een nieuw ‘nierfilter’ heeft weinig nut als het niet kan worden aangesloten op de rest van de nier.

De onderzoekers wilden daarom weten hoe zebravissen dat probleem oplossen. Ze ontdekten iets opmerkelijks: op het moment dat een nieuwe nefron contact maakt met een al bestaand nierbuisje verandert de groep cellen die het meest vooraan zit tijdelijk van gedrag. In plaats van netjes op hun plaats te blijven beginnen ze met het vormen van uitstulpingen richting het aangrenzende weefsel. Zo zorgen ze ervoor dat de twee helften met elkaar verbonden worden.

Vlak achter die voorste groep cellen gebeurt iets heel anders: daar beginnen cellen zichzelf heel snel te delen om op die manier een nieuw buisje te bouwen. En vlak daarachter gebeurt weer iets heel anders: daar beginnen cellen met het vormen van gespecialiseerde onderdelen die nodig zijn voor filtratie. Met andere woorden: op een heel klein oppervlak voeren buurcellen al snel totaal verschillende taken uit.

Twee signaalroutes

Om te ontdekken hoe dat proces op gang komt brachten de onderzoekers nierschade toe bij volwassen zebravissen. Daarna volgden ze stap voor stap hoe de nier zichzelf herstelde. Met sterke microscopen bekeken ze hoe nieuwe nefronen ontstonden, welke cellen zich deelden en welke stoffen actief waren. Ook schakelden ze soms bepaalde signaalroutes uit die cellen gebruiken om met elkaar te communiceren. Ze deden dat om te zien wat er dan mis zou gaan.

Daaruit bleek dat twee signaalroutes een belangrijke rol spelen. Het gaat om twee takken van het zogeheten Wnt-systeem, een bekend communicatienetwerk dat ook bij andere dieren en bij mensen voorkomt. De eerste signaalroute helpt bij de vorming van nieuwe nefronen en bij het ontstaan van de uitstulpingen die nodig zijn voor de aansluiting. De tweede route, die wordt aangestuurd door de receptor fzd9b, helpt cellen om zich goed te oriënteren en op de juiste plek verbinding te maken.

Samen sturen die twee signaalroutes een heel nauwkeurig proces aan. Als dat proces lukt ontstaat een nieuwe verbinding waardoor vloeistof via het nieuwe nierfilter kan doorstromen naar het al bestaande systeem van de nier.

Leestip: Van dagelijkse pillen naar maandelijks infuus: nieuwe behandeling verbetert leven na een niertransplantatie

Drummond zegt: “Op een gegeven moment wil je niet dat ergens alleen maar weefsel zit. Het moet ook iets doen.” Daarmee vat hij de kern van het huidige probleem goed samen. In laboratoria lukt het steeds beter om mini-organen en stukjes weefsel te kweken uit stamcellen. Maar het echt werkend krijgen van die structuren in het lichaam blijkt in de praktijk verrassend ingewikkeld te zijn.

De ontdekking betekent niet dat menselijke nierschade binnenkort wel gerepareerd kan worden met gekweekte nefronen; daarvoor is nog veel onderzoek nodig. Toch laat dit onderzoek al wel zien welke biologische stappen nodig zijn om gekweekt nierweefsel vervolgens ook werkend te krijgen.

We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Zebravislarven geven artsen binnen enkele dagen duidelijkheid over de aanwezigheid van een zeldzame spierziekte en Doorzichtige zebravissen laten zien wat stress met hun afweer doet . Of lees dit artikel: Veroorzaakt intermittent fasting vruchtbaarheidsproblemen? In ieder geval wel bij zebravissen.

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: