Wetenschappers hebben het geheim achter het uitzonderlijke uithoudingsvermogen van paarden ontrafeld.
Paarden staan al eeuwenlang bekend om hun snelheid en uithoudingsvermogen. Ze kunnen urenlang galopperen zonder uitgeput te raken, een prestatie die hen onderscheidt van veel andere zoogdieren. Dit vermogen komt voort uit hun opmerkelijke fysiologische aanpassingen. Paarden nemen zuurstof extreem efficiënt op, transporteren het snel door hun lichaam en zetten het om in energie. Hun maximale zuurstofopname, ook wel VO2max genoemd, is meer dan twee keer zo hoog als die van de beste menselijke atleten.
De rol van mitochondriën
De sleutel van hun succes ligt in de mitochondriën, de ‘energiecentrales’ van de cel. Paarden hebben een uitzonderlijk hoge concentratie mitochondriën in hun skeletspieren, wat hen in staat stelt om enorme hoeveelheden energie te produceren. Dit proces heeft echter een keerzijde: bij de energieproductie ontstaan reactieve zuurstofspecies (ROS), schadelijke bijproducten die cellen kunnen beschadigen. Tot voor kort was het onduidelijk hoe paarden deze zogenoemde oxidatieve stress onder controle houden.
Een unieke mutatie
Om dit mysterie te ontrafelen, hebben onderzoekers het specifieke KEAP1-gen onderzocht. Hun studie werd gepubliceerd in het vakblad Science. Ze analyseerden dit gen bij 196 verschillende zoogdiersoorten en ontdekten een afwijking bij paarden, maar ook bij ezels en zebra’s. In KEAP1 zit normaal een soort ‘stopteken’ (UGA) dat ervoor zorgt dat de productie van een eiwit stopt. Maar bij deze dieren gebeurt iets bijzonders: het stopteken wordt genegeerd en omgezet in een bouwsteen van eiwitten (cysteïne).
Daardoor werkt het KEAP1-gen anders dan normaal. Gewoonlijk houdt dit gen een beschermend eiwit (NRF2) onder controle, maar door de mutatie krijgt NRF2 meer vrijheid. Dit zorgt ervoor dat de spieren van deze dieren efficiënter energie kunnen produceren en beter beschermd zijn tegen schadelijke stoffen. Paarden kunnen daardoor meer energie produceren zonder hun cellen te overbelasten.
Een perfect gebalanceerde oplossing
Deze genetische truc is zeldzaam bij gewervelde dieren en was tot nu toe vooral bekend bij virussen. Bij andere zoogdieren kan overmatige NRF2-activiteit schadelijk zijn, maar bij paarden is de dosering precies goed. Het biedt voldoende bescherming en energie om hun uitzonderlijke uithoudingsvermogen mogelijk te maken, zonder nadelige gevolgen.
Het KEAP1-gen speelt ook een rol bij menselijke aandoeningen zoals longkanker en chronische obstructieve longziekte (COPD), waarbij oxidatieve stress een belangrijke factor is. Door te begrijpen hoe paarden deze stress beheersen, hopen de wetenschappers nieuwe behandelingen te ontwikkelen voor deze ziekten.
