Medische wetenschappers van de Katholieke Universiteit Leuven en Harvard University hebben een nieuwe ontdekking gedaan op het gebied van stamcelonderzoek. Ze hebben uitgevonden dat bij botbreuken de aanwezigheid van vetzuren in het bloed bepalend zijn of stamcellen uitgroeien tot botvormende of kraakbeenvormende cellen. Voor het herstel van patiënten met bot- en beenbreuken is dit volgens de onderzoekers een belangrijk verschil.

De resultaten van de studie zijn gepubliceerd in het blad Nature.

Voorlopercellen

De KU Leuven en Harvard University – dat op het gebied van stamcelonderzoek hoog staat aangeschreven – leggen in een gezamenlijk persbericht uit dat botbreuken herstellen met behulp van zogenoemde voorlopercellen. Dat zijn stamcellen die al verder geëvolueerd zijn, maar nog steeds kunnen ontwikkelen tot verschillende soorten cellen.

De heling van botten gebeurt op twee manieren. Bij kleinere breuken evolueren de voorlopercellen direct naar botvormende cellen, terwijl ze bij grotere, complexe breuken eerst kraakbeencellen worden. Dit kraakbeen wordt dan pas later vervangen door bot. Wat echter nog onduidelijk was, is hoe een voorlopercel uiteindelijk ‘beslist’ om een bot- of kraakbeencel te worden.

Overzichtsfoto van een histologische coupe van een botbreuk (muis) gekleurd met Safranine O, waarbij kraakbeen rood kleurt (meer specifiek eiwitten die aangemaakt worden door kraakbeencellen), en alle andere weefsels blauw. Nick van Gastel/KU Leuven

Kraakbeen of bot

“Onze hypothese was dat de aanwezigheid van bloedvaten een rol speelt”, legt onderzoeker Nick van Gastel uit. “Ondanks wat de meeste mensen denken, zitten onze botten namelijk vol met bloedvaten, terwijl kraakbeen er geen heeft.” Het onderzoek op muizen bevestigde het vermoeden. Wanneer de bloedvaten rondom een breuk geblokkeerd werden, werd er kraakbeen gevormd. Was dat niet het geval, werd er onmiddellijk nieuw bot aangemaakt.

In een tweede deel van de studie probeerden de onderzoekers te achterhalen welk signaal de bloedvaten dan geven aan de voorlopercellen om tot een bepaalde cel te evolueren. “Ons eerder onderzoek toonde al aan dat voedingsstoffen een rol spelen bij de biologie van voorlopercellen”, verklaart professor Geert Carmeliet van de eenheid Klinische en Experimentele Endocrinologie aan de KU Leuven.

Het team testte daarom hoe de aanwezigheid van verschillende voedingsstoffen de groei van de cellen beïnvloedt. De resultaten tonen aan dat de vetzuren in het bloed ervoor zorgen dat voorlopercellen tot botvormende cellen uitgroeien. Zijn er geen vetzuren in de buurt, dan activeert de voorlopercel het SOX9-gen, dat een belangrijke rol speelt in de ontwikkeling van het skelet. Dit is het signaal voor de voorlopercel om een kraakbeencel te worden. Kraakbeencellen hebben namelijk geen vetzuren nodig om te overleven en kraakbeen te vormen.

Artrose

“Onze studie helpt onderzoekers in de regeneratieve geneeskunde. Er is namelijk nog maar weinig bekend over de vorming van kraakbeen”, zegt professor Carmeliet. “Ook onderzoek naar kraakbeenaandoeningen als artrose is mogelijk gebaat bij deze bevindingen. Er zijn aanwijzingen dat kraakbeencellen meer vetzuursignalen krijgen en te weinig van het SOX9-gen aanmaken bij dergelijke ziektes, wat nadelige effecten kan hebben op de gewrichten. Tot slot toont onze studie voor het eerst aan dat specifieke voedingsstoffen kunnen laten weten aan stamcellen wat voor soort cel ze moeten worden, en dat is een belangrijke stap vooruit in het stamcelonderzoek.”