Waarom salamanders hun ledematen opnieuw kunnen laten groeien en wij niet

Sommige dieren kunnen verloren lichaamsdelen opnieuw laten groeien. Salamanders herstellen na amputatie zelfs complete ledematen. Zoogdieren kunnen dat niet. Waarom dat zo is, houdt biologen al tientallen jaren bezig.

Zwitserse onderzoekers hebben nu een belangrijke aanwijzing gevonden: zuurstof speelt een sleutelrol. Door geamputeerde ledematen van kikkervisjes en muizenembryo’s te vergelijken, ontdekten ze dat de manier waarop cellen zuurstof ‘waarnemen’ bepaalt of regeneratie op gang komt.

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!

Wondgenezing versus compleet herstel

Het herstel van een geamputeerde ledemaat begint met wondgenezing. Cellen moeten de wond snel afsluiten en overschakelen naar een hersteltoestand. Bij amfibieën verloopt dit proces soepel, maar bij zoogdieren staakt het al vroeg. De wond sluit trager en littekenvorming neemt het over, waardoor volledig herstel uitblijft.

Leestip: Injecties met botox kan fantoompijn vlak na een amputatie flink verzachten

Een belangrijk verschil tussen beide groepen is hun leefomgeving. Larven van amfibieën ontwikkelen zich in water, waar het zuurstofgehalte lager is dan in de lucht. Zoogdieren daarentegen worden blootgesteld aan hogere zuurstofniveaus. Tot nu toe was het onduidelijk of dit verschil een directe rol speelt bij regeneratie.

Zuurstof als schakelaar

Om dat te testen, amputeerden onderzoekers zich ontwikkelende ledematen van kikkervisjes en muizenembryo’s en kweekten die buiten het lichaam. Door het zuurstofgehalte te variëren, bootsten ze omstandigheden na van water (zuurstofarm) en lucht (zuurstofrijk).

Ze volgden hoe cellen reageerden: hoe snel de wond sloot, hoe cellen bewogen en welke genen actief werden. De focus lag op HIF1A, een eiwit dat werkt als een soort zuurstofsensor. Bij weinig zuurstof blijft HIF1A actief en zet het herstelprocessen aan. Bij veel zuurstof wordt dit eiwit juist afgebroken en valt dat programma stil.

Verschillen tussen cellen

Bij muizenembryo’s bleek zuurstof inderdaad doorslaggevend. Onder lage zuurstof sloten wonden sneller en vertoonden cellen tekenen van regeneratie. Hetzelfde gebeurde wanneer de wetenschappers HIF1A kunstmatig actief hielden, zelfs bij hogere zuurstofniveaus.

Kikkervisjes reageerden anders. Hun ledematen groeiden goed terug bij zowel weinig als veel zuurstof. Hun cellen houden HIF1A actief, waardoor het herstelprogramma ongeacht het zuurstofniveau blijft draaien.

Vergelijkingen tussen de soorten dieren laten een duidelijk verschil zien: amfibieën zijn minder gevoelig voor zuurstof en kunnen daardoor blijven herstellen. Zoogdieren reageren juist sterk op zuurstof en schakelen het proces al vroeg uit.

Kunnen wij straks ook een nieuwe arm laten groeien?

De resultaten laten zien dat zoogdieren een amputatie in theorie wel kunnen herstellen, maar dat dit proces vroeg wordt afgeremd. Door beter te begrijpen hoe zuurstof dit beïnvloedt, hopen onderzoekers in de toekomst wondgenezing en misschien zelfs regeneratie bij mensen te verbeteren.

Dit betekent niet dat mensen binnenkort nieuwe ledematen kunnen laten groeien. Wel laat het zien dat verschillen tussen soorten minder vastliggen dan gedacht en mogelijk te beïnvloeden zijn via de omgeving van hun cellen.

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: