Als je te maken hebt met zo iets ingewikkelds als wondgenezing kan een simpeler model organisme interessante informatie opleveren. Zeesponzen zijn zo’n model, ze hebben een hele eenvoudige structuur maar kunnen toch heel goed regenereren. Het is best leuk om daar eens naar te kijken.
Dat model levert de volgende 3 observaties over de menselijke wondgenezing op.
- Te verwachten overeenkomsten tussen regeneratie bij mensen en sponzen.
- Niet direct voor de hand liggende overeenkomsten tussen regeneratie bij mensen en sponzen.
- Sommige punten zouden moeten overeenkomen maar zijn bij de mens niet bekend, dit levert aanwijzingen voor onderzoek.
Hier moet wel worden opgemerkt dat het rechtstreeks doorvertalen van fenomenen in proefdieren naar mensen niet eenvoudig is.
Een spons bestaat uit buitenlaag van pinacocytes en choanocytes die een soortgelijke functie hebben als het huid epitheel van complexere dieren. Deze buitenlaag bedekt een gelatineus lichaam waar de cellen vrijelijk in kunnen bewegen. Ook hebben ze een eenvoudig skelet, dat skelet heeft zijn naam gegeven, de spons. Sponzen hebben geen zenuwen maar reageren (bewegen) wel op hun omgeving met behulp van neurotransmitters. (https://en.wikipedia.org/wiki/Sponge) voor de regeneratie van sponzen spelen eigenlijk maar 2 typen cellen een belangrijke rol, cellen die de matrix (collageen) kunnen vormen (collencytes) en een soort stamcellen die zich kunnen ontwikkelen in andere cellen (archeocytes).
Dus grofweg hebben we hier een eenvoudig organisme met een huid, een binnenkant en een eenvoudig skelet. De overeenkomsten in regeneratie tussen dit zeer eenvoudige systeem en de menselijke wondgenezing zijn toch wel opmerkelijk1,2,3,4. Dat verteld iets over de evolutionair oudere processen bij wondgenezing
Te verwachten overeenkomsten tussen regeneratie bij mensen en sponzen.
- De strategieën voor wondgenezing zijn gericht op het zo snel mogelijk sluiten van de wond. Dit is om te voorkomen dat er biofilm in de wond ontstaat.
- Genotype is belangrijk, bij duidelijk genetisch verschillende sponzen verloopt de regeneratie ook anders. Het proces wordt dus voor een deel door het DNA gereguleerd.
- De grootte van de wond is belangrijk, grote wonden genezen dan kleine wonden. Niet alleen absoluut maar ook relatief.
- Wond diepte is van belang, als er meer soorten weefsel zijn aangedaan zoals dieper weefsel en skelet elementen genezende wonden langzamer.
- De plaats van de wond is van belang. Distale wonden genezen makkelijker dan wonden op de basis van het dier. Er is een verband tussen het gemak waarmee materialen voor regeneratie kunnen worden aan en afgevoerd en de snelheid van genezing. Metabool actieve gebieden genezen sneller.
- De watertemperatuur is van belang, een hogere temperatuur maakt dat het metabolisme sneller kan draaien. Als het metabolisme sneller werkt is de regeneratie ook sneller.
- De beschikbaarheid van voedsel; als meer voedsel beschikbaar is zijn er ook meer nutriënten beschikbaar voor regeneratie.
- Sediment is van belang, hoe viezer de omgeving hoe meer sediment in de wond kan vallen. Het opruimen van sediment uit de wond kost energie en deze energie is dan niet beschikbaar voor de regeneratie.
- Historie, sponzen die eerder een wond hebben gehad zijn veel gevoeliger voor het krijgen van nieuwe wonden. Het hebben van een wond verhoogt de kans op een nieuwe wond.
Niet direct voor de hand liggende overeenkomsten tussen regeneratie bij mensen en sponzen.
- Leeftijd is belangrijk, hoe ouder het weefsel hoe moeilijker de regeneratie verloopt. Maar hele jonge sponzen hebben weer een eigen manier van regenereren.
- Wond omtrek is van belangrijk, een keurige ronde wond geneest sneller dan een grillige gevormde wond. De verhouding tussen de oppervlakte en de omtrek van een wond is belangrijk.
- De energiehuishouding is belangrijk, regeneratie onttrekt energie aan het organisme. Er is zelfs sprake van concurrentie tussen het regeneratieproces een andere processen in het organisme.
- De grootte is van belangrijk, grote sponzen regenereren makkelijker. De reden hiervoor is heel eenvoudig, een grote spons heeft gewoon meer (metabolisme) capaciteit om wonden te laten genezen.
Sommige punten zouden moeten overeenkomen maar zijn bij de mens niet bekend, dit levert aanwijzingen voor onderzoek.
- De G1-fase, het aanmaken van eiwitten, ter voorbereiding op de celdeling. Deze fase kan pas worden ingezet als daar voldoende energie voor beschikbaar is. Als er onvoldoende energie beschikbaar is kan dus de celdeling op dit punt blijven hangen. Bij sponzen tenminste.
- Afstand, de ontwikkeling van cellen is dicht bij de wond (1cm) dan op een iets grotere afstand (3cm). Ook dit wordt mogelijk veroorzaakt door concurrentie om energie in de wondrand. Hoe zou dit bij de mens zijn?
Moet je nagaan! De spons is maar “een van de vele” model organismen is om naar wondgenezing te kijken.
Dit is de nederlandse versie.
#proudtobeabiologist
Referenties: de onderstaande artikelen zijn uit de losse hand geciteerd in de tekst.
- Henry, L. A. & Hart, M. Regeneration from injury and resource allocation in sponges and corals – A review. Int. Rev. Hydrobiol. 90, 125–158 (2005).
- Alexander, B. E. et al. Cell kinetics during regeneration in the sponge Halisarca caerulea : how local is the response to tissue damage? PeerJ 3, e820 (2015).
- Wulff, J. Regeneration of sponges in ecological context: Is regeneration an integral part of life history and morphological strategies? Integr. Comp. Biol. 50, 494–505 (2010).
- Hoppe, W. F. Reproductive patterns in three species of large coral reef sponges. Coral Reefs 7, 45–50 (1988).
