Stamcellen zijn cellen, die een geringe tot geen differentiatie vertonen. Als we deze iets droge, wetenschappelijke formulering vertalen, erkennen we het potentieel van stamcellen. Uit stamcellen kunnen nieuwe cellen ontstaan, van huid- tot spier- en levercellen. Ze zijn als een Zwitsers zakmes, uitgerust met alles wat een nieuwe cel nodig heeft. En dat maakt ze zo uniek in het lichaam. Een andere analogie zou de jokerkaart in een spel zijn. Deze kun je altijd inzetten.
In de geneeskunde zijn stamcellen en hun potentieel al langer bekend. Ze worden ook al bij enkele aandoeningen, zoals leukemie, succesvol ingezet. We zullen je in dit artikel echter ook laten zien dat er verschillende soorten stamcellen zijn. Op latere leeftijd lijkt het zo te zijn dat de stamcellen niet meer zo effectief kunnen werken als vroeger, waardoor de uitputting van stamcellen als een van de Hallmarks of Aging is opgenomen. We laten je de achtergronden zien, leggen uit wat stamcel niches zijn en waarom er "stamceltoerisme" bestaat.
Stamcellen – minder is niet meer
De afname van het herstelvermogen van weefsels is een van de meest voor de hand liggende kenmerken van veroudering. Laten we kijken naar de bloedvorming (hematopoëse), die afneemt met de leeftijd. Deze omstandigheid leidt tot een lagere productie van immuuncellen, die zich kunnen aanpassen aan de steeds nieuwe bedreigingen. De vakwereld gebruikt een ons bekende term om dit fenomeen te beschrijven: immunosenescentie. Als gevolg hiervan kan het leiden tot bloedarmoede of kwaadaardige aandoeningen van het beenmerg komen.
Deze functionele "stamcelafschilfering" werd door onderzoekers waargenomen bij muizen op meer of minder alle plaatsen in het lichaam waar stamcellen zich bevinden. Dit omvat bijvoorbeeld de voorhersenen, botten of spiervezels. Overal daar kunnen oude of dode cellen niet meer voldoende door nieuwe cellen worden vervangen.
Studies die bij verouderde muizen zijn uitgevoerd, hebben verdere inzichten in deze richting opgeleverd. Daar registreerden wetenschappers een afname van de celcyclusactiviteit bij stamcellen van de bloedvorming. Dit hangt samen met de ophoping van DNA-schade (zie genomische instabiliteit) en met de remming van de celcyclus (zie cellulaire senescentie) door het ons al bekende eiwit p16INK4a samen. De verkorting van de telomeren (zie telomeerafschilfering) is ook een belangrijke oorzaak.Alle dat zijn echter slechts voorbeelden van een veel groter geheel van wat een functionele afname van de stamcelpopulatie veroorzaakt.
Hebben we op oudere leeftijd gewoon te weinig stamcellen?
De voor de hand liggende conclusie uit de resultaten van de studies zou dus moeten zijn: Op oudere leeftijd neemt het aantal stamcellen af. Maar klopt dat eigenlijk wel?
Niet helemaal, als je een nauwkeuriger blik op de stamcellen werpt, wordt het plaatje iets gecompliceerder. Daarvoor moet je eerst weten dat er verschillend potente stamcellen zijn. De waarschijnlijk meest potente stamcel is degene waaruit we allemaal zijn ontstaan: De Zygote (korte opmerking: Een zygote is de samensmelting van een eicel met een zaadcel)
In ons volwassen lichaam zijn stamcellen iets anders georganiseerd, meestal in de vorm van zogenaamde stamcel niches. Deze bevinden zich op verschillende plaatsen, afhankelijk van waar ze nodig zijn. Onze huid heeft verschillende stamcel niches, omdat van hieruit de nieuwe cellen rijpen. Maar ook onze organen, zoals de lever, de longen of de darmen, hebben stamcel niches. Precies deze stamcel niches zijn blijkbaar bijzonder getroffen op oudere leeftijd.
Stamcel niches – de plaats van veroudering
Laten we de huid als voorbeeld nemen. In jonge jaren heb je een grote voorraad functionele stamcellen in de niche. Deze zorgen ervoor dat je huid zich snel weer vernieuwt. Vooral bij verwondingen spelen deze stamcel niches een bijzondere rol. Nu zijn niet alle stamcellen in deze niche gelijk. Enkele zijn bijzonder ijverig en dragen bijzonder bij aan de celvernieuwing, terwijl andere eerder traag zijn en slechts weinig bijdragen aan de wondgenezing.
Wat gebeurt er nu op latere leeftijd? Het lijkt erop dat het totale aantal stamcellen niet echt verandert. Maar er ontbreken steeds meer van de bijzonder ijverige onder hen, waardoor de prestaties van de stamcellen in hun niche afnemen. Stamcellen kunnen ook in een soort senescentie vervallen, waarin ze nauwelijks te activeren zijn.
Onder de microscoop lijkt het alsof er genoeg stamcellen aanwezig zijn, maar in werkelijkheid zijn deze uitgeput en kunnen ze de productie niet meer bijbenen. Het resultaat. Als we ons op latere leeftijd verwonden, zijn er minder ijverige stamcellen beschikbaar en duurt de wondgenezing aanzienlijk langer.
Te weinig stamcellen – de voor de hand liggende oplossing is te eenvoudig gedacht
We hebben dus onze oplossing.We hebben meer functionele stamcellen nodig om ons lichaam te vernieuwen. Helaas is het niet zo eenvoudig. Een te hoge activiteit van stamcellen is geassocieerd met een snellere veroudering. Deze bevinding werd overtuigend aangetoond in een experiment met darmstamcellen van fruitvliegen (Drosophila). Een verhoogde deling van stamcellen leidde tot voortijdige veroudering.
En wanneer cellen ongecontroleerd delen, hebben we daar een andere naam voor: kanker
Laten we nog eens terugdenken aan INK4a (zie cellulaire senescentie) en IGF-1 (zie gedereguleerde voedingsmeting). Voor beide parameters is een paradoxaal effect gedurende het leven beschreven. Een toename van INK4a duwt cellen in een stilstand van de celcyclus – het leidt tot senescentie.Evenals is een afname van IGF-1 in het serum geassocieerd met een afname van de celverdelingscapaciteit. Beide processen komen voor tijdens het normale verouderingsproces, maar gebeuren met een positieve intentie. Namelijk, ze weerspiegelen de poging van ons lichaam om de integriteit van de stamcellen te behouden.
Wist je? In de Hallmarks of Aging komt vaak de vermelding van vrije zuurstofradicalen voor. De zogenaamde ROS spelen daarbij een dubbele rol. Op jonge leeftijd kunnen ze voordelig voor ons zijn, terwijl een teveel aan ROS onze DNA en onze eiwitten kan vernietigen. Evenzo hebben de ROS invloed op de stamcellen. Een teveel aan deze radicalen kan potentieel bijdragen aan de uitputting van stamcellen.
Ons lichaam probeert dit voornamelijk te voorkomen door de vorming van glutathion .Als je meer wilt weten, kijk dan gerust in ons artikel over GlyNAC rein. Daar leggen we ook uit waarom je Glutathion beter niet moet suppleren en wat het aminozuur Glycine met het onderwerp te maken heeft.
GlyNAC is een veelbelovend molecuul als het gaat om cellulaire energie en ook de biologische leeftijd.
FGF2 – een nieuw aangrijpingspunt voor uitgeputte stamcellen
Op zoek naar manieren om de stamcellen weer in ons voordeel te activeren, heeft het onderzoek zich gericht op het eiwit FGF2 . Dit is een groeifactor voor bindweefselcellen. Als het FGF2-niveau in het lichaam hoog is, leidt dit bij verouderde stamcellen tot uitputting en daarmee tot een beperking van het herstelvermogen.
Het goede nieuws is dat een onderdrukking van deze signaalroute deze toestand voorkomt. Dit is dus een mogelijke therapeutische strategie om de uitputting van stamcellen te bestrijden.
Hoe kunnen we de stamcellen versterken?
Laten we nu een stap weg van het fundamenteel onderzoek zetten en een blik op de toekomst werpen. We weten inmiddels dat onze stamcellen op oudere leeftijd niet meer zo krachtig zijn. Maar waar komt dit vandaan? Wat laat onze stamcellen verouderen?
Een mogelijke verklaring biedt een enigszins bizar ogend experiment, dat we ook al hebben besproken in de 5e Hallmark of Aging. Als je twee muizen, een jong en gezond, de andere oud en ziek, aan elkaar naait, krijg je een zogenaamde Parabiose. Interessant genoeg ontdekten de onderzoekers dat bij de oude muizen de stamcellen in de cel niches van de hersenen en in de lever weer duidelijk verjongd waren.
Deze resultaten zijn ook te reproduceren wanneer oude muizen het bloed van jonge muizen krijgen ingespoten, wat suggereert dat er geen uitwisseling van stamcellen was, maar eerder dat er in het bloed van de jonge muizen moleculaire signalen bestaan, die de stamcellen weer jonger maken. Welke, dat blijft nog de vraag.
Wist je dat? Dit soort parabiose-experimenten zorgt altijd voor veel ophef in de pers (zie z.B. Bryan Johnson zelfexperiment, waarin hij zich bloedplasma van zijn zoon laat geven). Terecht worden bij dergelijke acties grote ethische bezwaren geuit. Bloedtransfusies zijn niet zonder risico en de "bron van de eeuwige jeugd" zal zeker niet te vinden zijn in het infuseren van jong bloed. Interessanter wordt het om te ontdekken welke exacte signaalroutes in jong bloed zorgen voor de vernieuwing van stamcellen. Hiermee zouden in de toekomst nieuwe therapieën ontwikkeld kunnen worden.
Zijn er niet nog andere manieren?
Gelukkig is jong bloed niet het enige middel om oude stamcellen weer te laten opbloeien. Sport lijkt een bewezen middel te zijn om de stamcellen weer actief te krijgen. Bovendien verbeterde vasten de functie van darm- en spierstamcellen in een diermodel.
Waarschijnlijk ligt het effect van vasten in de regulering van verschillende signaalroutes, voornamelijk de IGF-1 en de mTOR-route. Zo kon namelijk ook aangetoond worden dat vasten-mimetica, die precies via deze moleculaire as werken, ook positieve effecten op de stamcellen hebben.
Medicamenteuze beïnvloeding van de stamcellen
Tot slot stonden ook mogelijke medicamenteuze interventies ter verbetering van de stamcelfunctie op de onderzoeksagenda. Daarbij was de wetenschap vooral geïnteresseerd in de mTOR-remmer Rapamycine – een oude bekende. Dit molecuul ontplooit zijn werking via de beïnvloeding van de proteostase en via de meting van energiesignalen.Op basis van deze twee mechanismen kon in studies de stamcelfunctie in de huid, in het bloedvormende systeem en in de darm verbeterd worden.
Deze bevindingen tonen opnieuw de moeilijke opgave aan om de moleculaire grondslagen voor de anti-verouderingsactiviteit van rapamycine te ontrafelen. Bovendien maakt het duidelijk hoe met elkaar verbonden de kenmerken van veroudering zijn.
Naast rapamycine is ook de farmacologische remming van CDC42 noemenswaardig. Humane cellen in de senescentiefase konden daardoor verjongd worden. Een overexpressie van CDC42, dat onder andere betrokken is bij de controle van de celcyclus, is bovendien aangetoond in een bepaalde soort longkanker.
Stamceltherapie – Voorzichtigheid geboden bij valse beloften
Zoals we hebben gezien, zijn stamcellen krachtige helpers in de strijd tegen veroudering.Als we kunnen ontdekken hoe we deze natuurlijke hulpbron weer tot volle kracht kunnen brengen, dan staan ons veel nieuwe mogelijkheden open.
Precies met deze hoop zijn er (helaas) enkele zwarte schapen die daar veel geld mee willen verdienen. In sommige regio's van de wereld, z.B. in het Caribisch gebied, wordt er geadverteerd met stamceltherapie. Van verbeterde wondgenezing tot aan kankertherapie – de beloften zijn vaak groot, de realiteit echter vaak teleurstellend. De FDA, de Amerikaanse autoriteit voor geneesmiddelen, heeft zelfs een officiële waarschuwing voor dergelijke oplichtingsgevallen uitgegeven.
Stamcellen en veroudering: kwestie van tijd, niet kwestie van middelen
De uitputting van stamcellen is een inherente gevolg van leeftijdsgebonden schade in cellen.Niet ten onrechte wordt aangenomen, dat dit proces een van de hoofdoorzaken van de veroudering van ons lichaam is. Uiteindelijk komen praktisch alle kenmerken van veroudering die we tot nu toe hebben leren kennen, samen in de uitputting van stamcellen. Recente studies vormen een veelbelovende basis voor de veronderstelling dat de verjonging van stamcellen de veroudering op het niveau van het organisme kan omkeren.
Zijn deze bevindingen daarmee een soort basis voor een tijdmachine terug naar biologisch jong zijn? Ook al is de gedachte voor de een of ander aantrekkelijk, er zijn momenteel nog te weinig aanwijzingen voor. In ieder geval worden in vergelijking met de andere Hallmarks op het gebied van stamcelonderzoek massale investeringen gedaan.
Stamceltherapieën zijn al jaren alomtegenwoordig en hebben geleid tot drastische verbeteringen in de behandeling van ziekten zoals leukemie. Bovendien wordt aan stamcellen in het gebied van transplantatiegeneeskunde een enorm potentieel toegeschreven.
Het is daarom minder een kwestie van middelen dan een kwestie van tijd, tot de resultaten van het stamcelonderzoek zich vertalen naar het onderwerp anti-aging en gezondheidsspanne. Misschien hoeven we in de toekomst ook niet meer na te denken over hoe we "herstellen", als we ook "behouden" kunnen.
In het volgende artikel van deze serie gaat het over het negende kenmerk van veroudering: Veranderde intercellulaire communicatie.
