De hoge, constante snelheid waarmee de dood van ongewenste cellen wordt verspreid, tipt onderzoekers: celdood komt in golven.

Per dag sterven miljarden van onze cellen een geplande dood. En hoewel dat meestal cellen zijn die we niet meer nodig hebben, gaat het ook weleens fout. Waar het meestal gaat om oude, beschadigde, onnodige of zelfs gevaarlijke cellen, sterven soms ook gezonde cellen af – met ziekten als Parkinson en Alzheimer tot gevolg. En ook cellen waarmee het eigenlijk gedaan zou moeten zijn, ontspringen weleens de dans waardoor ziektes als kanker een kans krijgen.

Het ontrafelen van de exacte werking van die geplande celsterfte, ofwel apoptose, zou ons dan ook kunnen helpen bij de behandeling van allerlei aandoeningen – van haarverlies tot hersenziekten. Onderzoekers van de Stanford universiteit droeg hun steentje bij. Uit de beweging en snelheid van de self destruct viel het hen op dat de celsterfte zich op een heel bijzondere manier verspreidt: in golven. Het onderzoek werd onlangs gepubliceerd in vakblad Science.

Lees ook: Menselijke ‘organizers’ sturen celontwikkeling aan

Celdood

Als een cel onnodig of ongewenst is, kan ons lichaam met behulp van speciale moleculaire signalen die cel vrijwel letterlijk ten dode opschrijven. In tegenstelling tot necrose beschadigt deze geplande of geprogrammeerde celdood, apoptose, het omliggende weefsel niet.

Hoewel we al het een en ander weten over apoptose is niet alles duidelijk. Waarom het niet altijd onnodige of ongewenste cellen aanpakt, en soms ook gezonde cellen aanvalt, zijn vragen die we graag beantwoord zien.

Kikkerei

Om apoptose te onderzoeken, keek het Stanford team naar de eieren van de klauwkikker (Xenopus laevis). Deze eieren worden veel gebruikt in medisch onderzoek omdat één ei uit slechts één cel bestaat. Met een diameter van zo’n 1,2 millimeter is het een grote ook, en kun je het met het blote oog bekijken.

Het cytoplasma – al het celmateriaal behalve de celkern – werd uit de eieren gehaald en in kleine buisjes gegoten. Door zo’n moleculair ‘death signal’ toe te voegen werd apoptose in gang gezet. De celdood werd gekoppeld aan een groen fluorescerend eiwit, waardoor de onderzoekers het verloop van de dood nauwlettend in de gaten konden houden.

Deathwave

De groene gloed verspreidde zich met een constante snelheid van zo’n 30 micron per minuut – ongeveer één millimeter per 33 minuten. Dat klinkt langzaam, maar niets is minder waar. Normaliter verspreiden deeltjes zich via een langzaam proces genaamd diffusie. Hierbij bewegen stoffen zich willekeurig van gebieden met hoge concentraties naar gebieden met naar lage concentraties. De constante snelheid waarmee de dood zich ook in een nog intact ei verspreidde (zie gifje hierboven), was veel te hoog om diffusie te kunnen zijn – een zogeheten trigger wave zou de snelheid wél kunnen verklaren.

Die golven zijn te vergelijken met een rits domino’s. De een valt tegen de ander aan en geeft zo het momentum door – mits de kracht groot genoeg is. Bij apoptose worden killer eiwitten in de cellen, zogeheten caspases, geactiveerd. Zoals de dominostenen die elkaar momentum geven, activeren die aangezette caspases andere caspases, waardoor de dood zich verspreidt tot de hele cel het loodje legt.

Eerder werden deze trigger waves al gezien bij onder andere de verspreiding van virussen. Het is echter de eerste keer dat het proces bij apoptose wordt gezien, menen de onderzoekers.

Bronnen: Science, Science Alert, New Atlas

Beeld: Yale Rosen via Flicker, CC

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!