Mediplanet/Pharmaplanet

Bij een botbreuk zorgt de aanvoer van vetzuren via het bloed ervoor dat stamcellen kunnen uitgroeien tot botvormende cellen. Zijn er geen bloedvaten in de buurt, dan worden het kraakbeencellen. De ontdekking dat specifieke voedingsstoffen de ontwikkeling van stamcellen rechtstreeks aansturen, opent nieuwe pistes voor stamcelonderzoek. Biomedische wetenschappers van de KU Leuven en Harvard University publiceerden deze resultaten in Nature.

Botbreuken herstellen met behulp van skeletale voorlopercellen: stamcellen die al verder geëvolueerd zijn, maar nog steeds kunnen ontwikkelen tot verschillende soorten cellen. Botheling gebeurt op twee manieren: bij kleinere breuken evolueren de voorlopercellen naar botvormende cellen, terwijl ze bij grotere, complexe breuken eerst kraakbeencellen worden. Dit kraakbeen wordt pas later vervangen door bot. Het was echter nog niet geweten hoe een voorlopercel ‘beslist’ om een bot- of kraakbeencel te worden.

“Onze hypothese was dat de aanwezigheid van bloedvaten een rol speelt”, legt onderzoeker Nick van Gastel uit. “Ondanks wat veel mensen denken, zitten onze botten namelijk vol met bloedvaten, terwijl kraakbeen er geen heeft.” Het onderzoek op muizen bevestigde het vermoeden van de onderzoekers: 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 juist 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, die de studie leidde. 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.” 

“Onze studie opent perspectieven voor 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.” Verder onderzoek is nodig om de effecten van verschillende voedingsstoffen op verschillende soorten voorlopercellen in kaart te brengen.

Meer informatie

De studie “Lipid availability determines fate of skeletal progenitor cells via SOX9” van Nick van Gastel, Steve Stegen, Guy Eelen, Sandra Schoors, Aurélie Carlier, Veerle W. Daniëls, Ninib Baryawno, Dariusz Przybylski, Maarten Depypere, Pieter-Jan Stiers, Dennis Lambrechts, Riet Van Looveren, Sophie Torrekens, Azeem Sharda, Patrizia Agostinis, Diether Lambrechts, Frederik Maes, Johan V. Swinnen, Liesbet Geris, Hans Van Oosterwyck, Bernard Thienpont, Peter Carmeliet, David T. Scadden en Geert Carmeliet is gepubliceerd in Nature (doi: 10.1038/s41586-020-2050-1) en beschikbaar op aanvraag.

Contact

Professor Geert Carmeliet, KU Leuven, Klinische en Experimentele Endocrinologie, Departement Chronische Ziekten en Metabolisme, tel: +32 16 33 07 31, gsm: +32 474975662, e-mail: geert.carmeliet@kuleuven.be. Meer info: www.mebodd.com. 

Nick van Gastel was ook verbonden aan de KU Leuven tijdens dit onderzoek. Intussen werkt hij aan het Harvard Stem Cell Institute.

(Bron: persdienst KULeuven)