Onderzoekers hebben een specifiek neurohormoon ontdekt dat deze bijzondere zelfbeschermingsreactie op gang brengt. En dit neurohormoon lijkt veel op het menselijke verzadigingshormoon cholecystokinine.
Sommige dieren hebben indrukwekkende overlevingsstrategieën ontwikkeld. Een goed voorbeeld zijn bepaalde zeesterren en hagedissen. Wanneer ze worden aangevallen door een roofdier, kunnen ze hun arm of staart afwerpen om te ontsnappen, terwijl het afgeworpen lichaamsdeel de aanvaller afleidt. In veel gevallen groeit het afgeworpen lichaamsdeel gewoon weer opnieuw aan. Hoewel het exacte mechanisme achter dit bijzondere proces – dat ook wel autotomie wordt genoemd – nog grotendeels onbekend is, hebben wetenschappers nu een belangrijk stuk van de puzzel onthuld.
Zeester
In het nieuwe onderzoek bestudeerden wetenschappers de gewone zeester (Asterias rubens), die uitblinkt in het afwerpen en opnieuw laten aangroeien van zijn ledematen. Hoe hij dit precies doet? “Zeesterren hebben een gespecialiseerd ‘autotomievlak’ aan de basis van hun arm, waar deze gemakkelijk kan afbreken,” legt onderzoek Maurice Elphick in een interview met Scientias.nl uit. “Dit gebeurt vaak bij een aanval door een roofdier zoals een krab of meeuw. De mechanische stimulatie van een schaar of snavel activeert vervolgens de afbraak van de arm. Op het autotomievlak bevindt zich de zogenoemde ‘tourniquetspier’, een spierband die helpt bij het afwerpen van de arm en het sluiten van de wond. Naast deze spier zijn er ook andere processen betrokken, zoals het snel verzachten en breken van collageenbevattend weefsel en andere verbindende spieren. Hoewel er dus veel processen bij autotomie betrokken zijn, gebeurt het over het algemeen vrij snel; binnen een paar minuten.”
Neurohormoon
Zoals gezegd begrepen wetenschappers tot nu toe nog niet helemaal hoe de gewone zeester het voor elkaar krijgt om zijn eigen ledematen te amputeren en opnieuw te laten aangroeien. “Autotomie is bestudeerd bij verschillende dieren,” vertelt Elphick. “En hoewel er ondertussen veel bekend is over de evolutie en ecologie ervan, is er weinig inzicht in de mechanische werking en hoe het door het zenuwstelsel wordt aangestuurd.” Maar daar is nu verandering in gekomen. Want Elphick en zijn team hebben een bepaald neurohormoon geïdentificeerd dat verantwoordelijk is voor het activeren van deze indrukwekkende zelfbeschermingsreactie. Het gaat om een neurohormoon dat vergelijkbaar is met het menselijke verzadigingshormoon cholecystokinine (CCK) en een belangrijke rol blijkt te spelen bij het afwerpen van de armen.
Cholecystokinine
De onderzoekers ontdekten dat als dit neurohormoon vrijkomt door stress – zoals bij een roofdieraanval duidelijk het geval is – het de eerder genoemde tourniquetspier aan de basis van de arm doet samentrekken, waardoor de arm afvalt. Wat cholecystokinine precies voor neurohormoon is? ”Cholecystokinine is bekend als een hormoon dat eetlust onderdrukt bij mensen en andere zoogdieren,” licht Elphick toe. “Het geeft een signaal naar de hersenen wanneer de maag vol is en het voedsel naar de darmen gaat, waardoor we stoppen met eten. We ontdekten al eerder dat dit neurohormoon ook het eetgedrag van zeesterren remt, maar ook autotomie kan veroorzaken. Tijdens de experimenten ontdekten we dat het injecteren van een cholecystokinine-achtig neurohormoon ervoor zorgde dat sommige zeesterren tot wel vier armen afwierpen. Deze ontdekking was bijzonder omdat het erop wees dat we mogelijk een ‘autotomie-bevorderend’ hormoon hadden gevonden. Hoewel het niet bij alle zeesterren werkte, leidde het samen met een mechanische stimulus tot autotomie bij 85 procent van de dieren. Dit suggereert dat het neurohormoon waarschijnlijk betrokken is bij het reguleren van autotomie. Kortom, we hebben nu voor het eerst een neurohormoon gevonden dat autotomie bij dieren reguleert.”
Mensen
Opvallend is dat dit neurohormoon veel overeenkomsten vertoont met het menselijke cholecystokinine. “Als je de aminozuurvolgorde vergelijkt, zie je dat sommige aminozuren hetzelfde zijn als in menselijk cholecystokinine,” vertelt Elphick. En dit betekent dat het neurohormoon in beide soorten vergelijkbare functies vervult. “Zoals gezegd staat cholecystokinine vooral bekend om zijn rol in het onderdrukken van eetlust, maar het is ook betrokken bij stress- en angstreacties bij mensen,” gaat Elphick verder. “Op dezelfde manier is autotomie bij zeesterren een aanpassing aan stress. Onze bevindingen suggereren dat cholecystokinine-achtige neurohormonen evolutionair cruciaal zijn voor het reguleren van eetlust en het omgaan met stress.”
Dit kunnen wij ervan leren
De ontdekking van het neurohormoon dat zeesterren helpt bij de zelfamputatie van hun ledematen verschaft niet alleen nieuwe inzichten in hoe deze dieren overleven, maar biedt ook kansen voor vooruitgang in regeneratieve geneeskunde. Door namelijk beter te begrijpen hoe zeesterren hun ledematen kunnen afwerpen en vervolgens regenereren, kunnen wetenschappers mogelijk nieuwe therapieën ontwikkelen voor het herstel van ledematen bij mensen. “Door zelfamputatie bij zeesterren te bestuderen kunnen we meer leren over de moleculaire en cellulaire processen die ook van toepassing kunnen zijn op weefselregeneratie bij mensen,” stelt Elphick. “De gelijkenissen tussen het cholecystokinine-achtige neurohormoon in zeesterren en dat bij mensen wijzen op belangrijke moleculaire overeenkomsten, wat kan bijdragen aan nieuwe benaderingen voor weefselregeneratie en medicijnontwikkeling.” Al moet je er overigens niet vanuit gaan dat wij straks onze armen op dezelfde manier regenereren als zeesterren.
Ondanks dat, is de studie is een belangrijke stap voorwaarts. Want hoewel we al duizenden jaren weten dat sommige dieren hun eigen ledematen kunnen afwerpen en weer laten groeien, geeft dit onderzoek nu voor het eerst moleculair inzicht in hoe autotomie bij dieren wordt gereguleerd. “Dit is een belangrijke doorbraak,” concludeert Elphick, “en hopelijk moedigt het onderzoekers aan om de mechanismen van autotomie ook bij andere dieren te bestuderen.”
