Leven we binnenkort lang én gelukkig met de hulp van een Afrikaans visje?

Hoewel we het ieder jaar weer uit volle borst zingen, heeft niet iedereen het geluk om lang te leven in de gloria. Steeds meer mensen bereiken een hoge leeftijd, maar worden daardoor ook vaker geconfronteerd met ouderdomsgerelateerde ziekten die bijvoorbeeld het zenuwstelsel aantasten. In tegenstelling tot mensen, hebben beenvissen de opmerkelijke eigenschap om afgestorven zenuwcellen in de hersenen weer te laten aangroeien. In dit thesisproject hebben we de locatie van stamcellen in de hersenen van de Afrikaanse turquoise killivis beter in kaart gebracht. Onderzoeken hoe deze vissen in staat zijn om zenuwcellen te herstellen kan ons helpen om te begrijpen waarom wij, als mens, dit niet kunnen. Het stimuleren van onze eigen zenuwcellen om zichzelf te herstellen na beschadiging, zou een enorme sprong voorwaarts zijn in de ontwikkeling van therapieën tegen ziekten die de hersenen beschadigen. 

We worden steeds ouder

Over heel de wereld worden mensen ouder dan ooit. Dit is vooral te danken aan betere gezondheidszorg, maar ook aan goede hygiëne en meer aandacht voor een gezonde levensstijl. Helaas gaat een lang leven niet altijd gepaard met een goed fysiek en mentaal welzijn. Een veelvoorkomend probleem zijn ouderdomsgerelateerde ziekten, zoals Alzheimer en Parkinson. Deze ziekten worden gekenmerkt door het beschadigen en uiteindelijk afsterven van zenuwcellen in de hersenen. En wanneer zenuwcellen afsterven bij de mens, kunnen ze helaas niet meer aangroeien. Het gevolg hiervan is een verminderd vermogen van de hersenen om normaal te functioneren, en dit voor de rest van het leven. Patiënten met Alzheimer zullen zich bijvoorbeeld niet meer herinneren wat ze voor het laatst gegeten hebben, terwijl patiënten met Parkinson vooral problemen hebben met het bewegen van hun spieren. In België krijgt bijna 10% van de 65-plussers te kampen met een vorm van dementie, en bij 80-plussers is dit zelfs 25%, wat nogmaals het belang aantoont van onderzoek naar potentiële behandelingen.

Waarom dit uitzonderlijke visje?

De wetenschap achter het afsterven en opnieuw aangroeien van zenuwcellen is al decennialang een hot-topic in de onderzoekswereld. De voorbije jaren is er dan ook heel wat vooruitgang geboekt door onderzoeken uit te voeren op wormen, fruitvliegen, zebravissen en muizen. Hoewel wormen en fruitvliegen enorm handig zijn voor het bestuderen van basismechanismen, blijven het ongewervelden die ook heel wat verschillend zijn van de mens. Aan de andere kant zijn vissen en muizen wél gewervelden, met typische kenmerken van het menselijk lichaam zoals een ruggengraat, bloed en een adaptief immuunsysteem. Daarbovenop kunnen beenvissen, zoals de zebravis en Afrikaanse turquoise killivis, afgestorven zenuwcellen in de hersenen zonder problemen weer laten aangroeien.

Maar als we al deze diermodellen hebben, waarom blijft het dan zo moeilijk om therapieën te ontwikkelen die zenuwcellen laten aangroeien bij de mens? Eén van de factoren die weinig in rekening wordt gebracht, is het feit dat ouderdomsgerelateerde ziekten voorkomen bij – jawel – oude mensen. En als zenuwcellen afsterven bij oude mensen, heeft dit andere gevolgen dan bij de jongere generatie. Om dit proces te onderzoeken op muizen of zebravissen, moet je zo’n drie tot vijf jaar wachten alvorens ze een oude leeftijd bereikt hebben. Dit maakt het lastig om snel en efficiënt onderzoek te doen. Gelukkig ontdekten wetenschappers in 2003 een beenvis met een uitzonderlijk korte levensduur: de Afrikaanse turquoise killivis. Dit kleine visje leeft in tijdelijke poelen in Afrika, die slechts tijdens een korte periode (gemiddeld 75 dagen) in het jaar gevuld zijn met water. Hierdoor heeft het visje zich moeten aanpassen om in een zeer korte tijdspanne uit het ei te komen, helemaal te volgroeien en zelf eitjes te leggen voordat de poel weer opdroogt. Het is daarom een uitermate geschikt model voor ouderdomsonderzoek: na slechts 12 weken zien we de eerste ouderdomskenmerken die gelijkaardig zijn aan de mens, zoals het verlies van pigmentatie, een kromme rug, verminderde mobiliteit en een trager leerproces.

Lokalisatie van stamcellen in de hersenen

Vorig onderzoek op de Afrikaanse turquoise killivis heeft reeds aangetoond dat oude vissen een trager en incompleet genezingsproces hebben na hersenbeschadiging. Net als bij mensen wordt er littekenweefsel gevormd in de hersenen, en kunnen de zenuwcellen niet compleet aangroeien. Anderzijds slagen de jonge killivissen er wél in om beschadigde hersenen weer volledig te herstellen. Maar hoe komt het dat de eigenschap om zenuwcellen te herstellen afneemt met ouder worden? Dat was de vraag die ons bezig hield tijdens dit onderzoek. Meer specifiek wilden we te weten komen of het verschil in herstel te maken had met een verandering in de ruimtelijke organisatie van meerdere types stamcellen. Aangezien elk stamceltype andere eiwitten bevat, en daardoor ook verschillen in het aanwezige mRNA, konden we de celtypes lokaliseren met behulp van moleculaire kleuringstechnieken.  

Elk stamceltype heeft een eigen niche

Interessant genoeg vonden we dat de stamceltypes telkens in een aparte niche of regio voorkwamen. Zo lag het stamceltype genaamd RG1 steeds aan het buitenste oppervlak van de hersenen, terwijl celtype RG4 enkel voorkwam in een dun vliesje dat de hersenen omhult. Het feit dat deze stamceltypes in aparte niches voorkomen, kan erop wijzen dat ze ook andere functies in de hersenen uitoefenen. Dit kan betekenen dat elk type anders reageert op bijvoorbeeld veroudering, ziektes of andere vormen van hersenbeschadiging. Om te onderzoeken of de organisatie van de stamcellen verandert met ouder worden, vergeleken we de hersenen van jonge en oude vissen. En hoewel jonge vissen duidelijk meer cellen konden vernieuwen in hun hersenen dan oude vissen, vonden we geen verschil in de locatie van stamcellen tussen jong en oud.

Toekomst?

De Afrikaanse turquoise killivis maakt het dus mogelijk om de effecten van ouderdom op het herstel van zenuwcellen in de hersenen te onderzoeken. Verder onderzoek naar de exacte functies van elk stamceltype is nodig om dit hele proces van zenuwherstel beter te begrijpen. Hopelijk kan dit visje ooit de weg vrijmaken voor een toekomst waarin iedereen, in alle heerlijkheid en glorie, oud mag worden.