Hoe overleeft de naakte molrat 18 minuten zonder zuurstof? Nou, door tijdelijk zijn stofwisseling aan te passen.

Als je de kale, rimpelige blinde molrat ziet, zou je haast zeggen dat hij aan een of andere ziekte lijdt. Maar inmiddels zijn veel wetenschappers bijna jaloers op het dier. Hij bezit namelijk een waslijst aan bijzondere eigenschappen. Zo wordt de naakte molrat stokoud (tot 28 jaar) voor zijn grootte, rent hij net zo snel achteruit als vooruit, krijgt hij bijna nooit kanker, kan hij tegen veel soorten pijn (waaronder zuur) en kan hij zuurstoftekort lange tijd overleven. Voor die laatste truc is nu een verklaring gevonden door een internationaal team van biologen.

Omschakeling stofwisseling

In de nauwe holte waar naakte molratten zij aan zij slapen, kan de lucht soms aardig bedompt raken. En wanneer je net in het midden ligt, gebeurt het weleens dat er geen zuurstof beschikbaar is. Geen probleem, een naakte molrat houdt het wel 18 minuten uit. Hij laat zijn hartslag dalen van 200 naar 50 slagen per minuten, blijft even rustig liggen en stapt tijdelijk over van een glucose-stofwisseling naar een fructose-systeem.

De onderzoekers ontdekten deze omschakeling door bloed- en weefselmonsters te nemen van naakte molratten op verschillende tijden en onder verschillende omstandigheden. Ze keken naar 86 soorten moleculen die betrokken zijn bij de stofwisseling. Onder normale omstandigheden bleek er nauwelijks verschil te zijn tussen naakte molratten en muizen – de controlegroep. Maar zodra de zuurstof verdween, ontdekte het onderzoeksteam dat het bloed van de naakte molratten ineens hoge concentraties van twee ongewone suikers vertoonde: fructose en sacharose.

Essentiële moleculen

Ook mensen en andere zoogdieren gebruiken fructose als brandstof, maar dan alleen in specifieke organen. Om deze suiker te kunnen inzetten, zijn twee essentiële moleculen nodig. Ten eerste het eiwit GLUT5 dat het fructose uit het bloed de cel in pompt. GLUT5-eiwitten vind je normaal gesproken alleen in de lever en nieren. Maar de naakte molrat heeft deze moleculen overal in zijn lijf.

De tweede vereiste voor een fructose-stofwisseling is KHK. Dit enzym zet fructose om naar een molecuul dat verbrand kan worden, waarbij energie ontstaat. En dit doet KHK door stofwisselingsroutes te gebruiken waarbij geen zuurstof nodig is. Ook KHK is ruim voorradig in de cellen van de naakte molrat.

Nieuwe therapieën?

Het gebrek aan zowel GLUT5 als KHK in brein en hart maakt dat de mens maar enkele minuten zonder zuurstof kan en een muis – van vergelijkbare grootte als de naakte molrat – slechts 20 seconden. De naakte molrat kan de switch in stofwisseling in deze organen dus wel maken en houdt het daarom zeker 18 minuten uit.

Het onderzoeksteam is benieuwd of ze dit knappe staaltje van het overleven van zuurstofgebrek kunnen overbrengen op muizen. Het aanzetten van de juiste genen voor GLUT5 en KHK in de juiste organen zou al effect kunnen hebben. De kennis kan vervolgens worden gebruikt om nieuwe therapieën te ontwikkelen voor patiënten die tijdens een hartaanval of beroerte te maken krijgen met zuurstoftekort.

Bronnen: Science, Max Delbrück Center for Molecular Medicine via EurekAlert!, University of Illinois via EurekAlert!, AAAS via EurekAlert!

Beeld: Jane Reznick/Gary Lewin, MDC