Als je het been van een salamander afhakt, groeit het terug. Mensen kunnen de truc echter niet aan. De redenen zijn verre van eenvoudig en tot op zekere hoogte nog steeds een beetje een mysterie.
"We regenereren eigenlijk heel goed; onze opperhuid bijvoorbeeld", vertelde David Gardiner, hoogleraar ontwikkelings- en celbiologie aan de Universiteit van Californië, Irvine, aan WordsSideKick.com, verwijzend naar de bovenste huidlaag. 'Met onze darmwand kunnen we stukjes en beetjes regenereren. Maar we regenereren deze complexere structuren niet.'
Gardiner bestudeert al tientallen jaren de regeneratie van salamanders, op zoek naar het onderliggende mechanisme van de superkracht. Menselijke regeneratie, zei hij, is waarschijnlijk nog in de toekomst, maar niet te ver weg - het is mogelijk dat een van zijn huidige afgestudeerde studenten of postdoctorale onderzoekers het zal kraken, en regeneratie van ledematen zal deel uitmaken van de medische toolkit.
Dat komt omdat in theorie het hergroeien van een menselijke ledemaat mogelijk moet zijn. Als de sneden bijvoorbeeld niet diep zijn in de huid, zullen er geen littekens ontstaan door het genezingsproces dat huidcellen regenereert. Het is ook mogelijk voor mensen om de vingertoppen te regenereren als de cellen onder de vingernagels nog intact zijn. Botten zullen samen breien als je de stukken weer bij elkaar brengt, bijvoorbeeld met een schroef of een cast. Menselijke levers kunnen ook groeien om de ruimte te vullen en een deel van de beschadigde structuur weer op te bouwen.
Een hele ledemaat laten groeien
Maar regeneratie van ledematen (zoals salamanders doen) is meer dan alleen het vervangen van weefsel. Om een ledemaat te regenereren, heb je bot, spieren, bloedvaten en zenuwen nodig. Er zijn volwassen stamcellen, een soort ongedifferentieerde cel die gespecialiseerd kan worden, die spieren regenereert, maar die niet lijken te activeren. 'Je kunt bloedvaten en zelfs zenuwen regenereren', zei Gardiner. 'Maar de hele arm kan het niet.'
Stéphane Roy, directeur van het laboratorium voor weefselregeneratie bij gewervelde dieren aan de Universiteit van Montreal, merkte op dat huid, lever en bot niet regenereren in dezelfde zin als salamanders.
'Mensen kunnen alleen de oppervlakkige huidlaag vervangen (wat in feite een continu proces is dat wordt aangeduid als homeostase)', zei hij in een e-mail. 'Het meeste stof in een huis bestaat uit dode huidcellen die we hebben verloren.'
"Lever is ook heel anders dan regeneratie van ledematen in salamanders," zei Roy. "Leverregeneratie is in feite compenserende hyperplasie, wat betekent dat wat overblijft, in omvang zal toenemen om te compenseren wat verloren is gegaan." Dus het leverweefsel dat daar is, zal groter worden, maar als de hele lever verloren zou gaan, zou het niet kunnen regenereren.
'Wat verloren is gegaan, zal niet opnieuw groeien en daarom kun je de lever niet opnieuw amputeren, in tegenstelling tot ledematen in een salamander, die meerdere keren kan worden geamputeerd en elke keer dat een nieuw ledemaat zal regenereren.'
Mensen hebben het vermogen om te regenereren
Gardiner zei echter dat mensen hele orgaansystemen in de baarmoeder bouwen; van slechts enkele genetische informatie ontwikkelt een menselijk embryo zich in negen maanden tot een compleet persoon. Er is dus een beperkt vermogen om dingen opnieuw te laten groeien, en dat is evolutionair gezien logisch - mensen moeten kunnen genezen, zei hij.
Bovendien is de onderliggende genetische machinerie in een mens en een salamander niet zo verschillend, ook al week onze laatste gemeenschappelijke voorouder zo'n 360 miljoen jaar geleden uiteen. 'Er zijn geen speciale genen voor regeneratie', zei Gardiner. 'Er zijn deze stappen die ze doorlopen en tenminste één van die stappen werkt niet bij mensen.'
Om een ledemaat opnieuw te laten groeien, moeten de cellen weten waar ze zijn - bevinden ze zich aan het uiteinde van een ledemaat bij de vingers of bevinden ze zich in het ellebooggewricht? - en ze moeten de juiste structuren in de juiste volgorde bouwen. Salamanders hebben bepaalde genen die bij mensen zijn 'uitgeschakeld', zei Gardiner. Misschien maken die genen regeneratie mogelijk, of helpen ze op zijn minst het proces te beheersen. Iets in het evolutionaire verleden van de mens koos ervoor om die genen niet uit te drukken zoals salamanders dat doen. Niemand weet wat dat was, zei hij.
In 2013 heeft een Australische wetenschapper, James Godwin, van de Monash University mogelijk een deel van dat mysterie opgelost. Hij ontdekte dat cellen, macrofagen genoemd, de opbouw van littekenweefsel in salamanders lijken te voorkomen. Macrofagen komen voor bij andere dieren, inclusief mensen, en maken deel uit van het immuunsysteem. Hun functie is om infecties te stoppen en ontstekingen te veroorzaken, wat het signaal is voor de rest van het lichaam dat reparatie nodig is. Salamanders zonder macrofagen slaagden er niet in hun ledematen te regenereren en vormden in plaats daarvan littekens.
Gardiner zei dat het werk van Godwin een stap was in de richting van het begrijpen van de regeneratie van ledematen. Gewoonlijk ontwikkelen salamanders helemaal geen littekenweefsel. Wanneer een mens een spier scheurt of een diep genoeg snee krijgt, beschadigend bindweefsel, vormt zich littekenweefsel. Dit littekenweefsel biedt niet dezelfde functionaliteit als het originele spul.
'Als ik een salamander litteken zou kunnen geven, zou dat echt iets zijn', zei Gardiner, omdat dat licht zou werpen op het mechanisme waardoor mensen een ledemaat of orgaan niet opnieuw kunnen laten groeien. Dus macrofagen maken misschien deel uit van het verhaal, maar niet alles.
Neotonie en regeneratie van ledematen
Het vermogen om 'jong te blijven' kan een ander inzicht geven in het mysterie van de regeneratie van ledematen. Mexicaanse salamanders, axolotls genoemd, of Ambystoma mexicanum, zijn neotenisch, wat betekent dat ze jeugdige kenmerken behouden tot in de volwassenheid. Dit is de reden waarom axolotls kieuwen behouden terwijl ze volwassen worden, terwijl andere salamandersoorten dat niet doen.
Mensen hebben ook neotenie, daarom lijken volwassenen meer op ons baby zelf dan bij andere primaten, en waarom duurt het langer om volwassen te worden dan bijvoorbeeld chimpansees. Er is misschien een verband met neotenie en regeneratie. Gardiner merkt op dat jongere mensen beter lijken te kunnen genezen dan oudere.
Bovendien ontdekten onderzoekers van de Harvard Medical School dat een gen genaamd Lin28a, dat actief is bij onvolwassen dieren (en mensen), maar met volwassenheid wordt uitgeschakeld, een hand heeft om muizen in staat te stellen weefsel te regenereren - of op zijn minst de uiteinden van hun tenen en oren. Toen de dieren eenmaal meer dan 5 weken oud waren, konden ze die delen niet meer hergroeien, zelfs niet wanneer de Lin28a-functie werd gestimuleerd. Lin28a maakt deel uit van het controlesysteem van het dier voor metabolisme - wanneer het wordt gestimuleerd, kan het een dier meer energie laten opwekken, alsof het jonger is.
Maar de exacte aard van de verbinding is nog niet begrepen. Terwijl alle salamanders ledematen kunnen regenereren, zijn alleen axolotls neotenisch, merkte Roy op.
Salamanders, vooral axolotls, kunnen stamcellen rekruteren om te beginnen met het opnieuw laten groeien van ledematen, en het soort cellen dat reageert op een wondplaats lijkt ook verband te houden met de vraag of ledematen weer kunnen groeien. Gardiner was in staat om salamanders extra ledematen te laten groeien door de groei van zenuwcellen in een wond te stimuleren.
"Het kan te maken hebben met een sterke immuunrespons, of de specifieke afgifte van sommige groeifactoren, of een combinatie van beide. Het kan gedeeltelijk een kwestie zijn van biofysica: Salamander-ledematen zijn veel kleiner dan mensen; kikkers kunnen hun ledematen, dus het is misschien niet alleen een kwestie van grootte, "zei Roy.
Dit mysterie blijft één - althans voorlopig.
Origineel artikel over WordsSideKick.com.
