In de Afrikaanse klauwkikker groeien de darmen net als die van een mens: netjes opgerold tegen de klok in. Experimenten laten nu zien hoe dat proces fout kan gaan.
Het verstoren van de stofwisseling van kikkervisjes leidt tot een reeks cellulaire verstoringen die ervoor zorgen dat hun ingewanden de verkeerde kant op groeien, rapporteren onderzoekers van de North Carolina State University in Raleigh op de 19e. Ontwikkeling. Hun bevindingen bieden nieuw inzicht in hoe een vergelijkbare geboorteafwijking, bekend als darmmalrotatie, bij mensen kan voorkomen.
“Alles dat licht werpt op hoe we het embryo en de foetus in de vroege ontwikkeling kunnen beschermen en elke vorm van aangeboren afwijking kunnen voorkomen, is fascinerend en opwindend voor mij”, zegt Mehul Raval, kinderchirurg bij het Ann & Robert H. Lurie Children’s Hospital in Chicago, die niet bij dit onderzoek betrokken was.
Intestinale malrotatie komt voor bij maar liefst 1 op de 500 menselijke baby’s, zeggen de auteurs van het onderzoek. Maar omdat malrotatie lange tijd onopgemerkt kan blijven, is het mogelijk dat er nog meer gevallen zijn, zegt Raval. Het wordt meestal ontdekt wanneer de darmen zo verdraaid raken dat ze de bloedstroom belemmeren of blokkeren.
“Beschouw de darm als een tuinslang”, zegt Nanette Nascone-Yoder, ontwikkelingsbioloog bij NC State. “Je moet goed opletten bij het opwinden om knikken en knopen te voorkomen.”
Malrotatie kan optreden in combinatie met andere afwijkingen, maar er is geen oorzaak bekend, zegt Janice Taylor, een kinderchirurg aan de Universiteit van Florida in Gainesville, die niet bij het onderzoek betrokken was.
Nascone-Yoder en collega’s wendden zich tot kikkerembryo’s omdat de darmen van de dieren lang en lusvormig zijn, net als die van mensen. Bovendien ontwikkelen embryo’s zich buiten het lichaam van hun moeder en zijn ze transparant, waardoor hun groei gemakkelijk te volgen is.
Bij kikkers – en bij mensen – draait de darm gewoonlijk tegen de klok in terwijl deze zich ontwikkelt. Dit gebeurt vroeg in de ontwikkeling van het kikkervisje, ongeveer tussen de derde en vierde dag. Onderzoekers hebben ontdekt Xenopus laevis embryo’s tegen atrazine, een veel voorkomend herbicide en bekende hormoonontregelaar bij mensen, zowel vóór als tijdens deze ontwikkelingsfase (SN: 21.1.15). Ze ontdekten dat de darmen van veel kikkers met de klok mee buigen, in de verkeerde richting.
In verdere tests ontdekten de onderzoekers dat atrazine het metabolisme van de kikkervisjes verstoorde, waardoor een domino-effect ontstond dat de volledige omzetting van glucose in energie verhinderde. “We kunnen dat concluderen [this reaction] het remt het vermogen van cellen om zich in de groeiende darm te nestelen”, zegt Nascone-Yoder. In het geval van de kikkers draaide hun ingewanden niet alleen met de klok mee, maar waren ze ook te klein om de ruimte te vullen die ze anders zouden hebben.
Dit betekent niet dat atrazine bij mensen darmmalrotatie veroorzaakt. In feite gebruikten de onderzoekers niveaus van atrazine die duizend keer hoger waren dan wat normaal in het milieu wordt aangetroffen. Maar het betekent wel dat een stofwisselingsstoornis een rol kan spelen. “Het is mogelijk dat of het milieu [effect] of een soort genetisch defect, zoals een aangeboren stofwisselingsfout, kan bijvoorbeeld ook bij mensen op subtiele wijze de verlenging van het maagdarmkanaal beïnvloeden”, zegt Nascone-Yoder.
De onderzoekers vonden ook verhoogde niveaus van schadelijke moleculen, vrije radicalen genaamd, in kikkervisjes die waren blootgesteld aan het herbicide. Als ze te veel zijn, kunnen deze vrije radicalen processen beschadigen die de darmen helpen groeien. Maar ze kunnen worden bestreden met antioxidanten, dus toen de kikkervisjes werden behandeld met antioxidanten voordat ze werden blootgesteld aan het herbicide, groeide meer dan de helft van de kikkervisjes uit tot normale, gezonde ingewanden.
Hoewel deze studie geen antwoord geeft op de vraag wat de oorzaak is van malrotatie in de darmen bij menselijke foetussen, of of antioxidanten dit kunnen voorkomen, is het een stap dichterbij. ‘Het punt is dat onze studie nieuwe manieren van kijken opent, want daarvoor bestond het echt [wasn’t] Er zijn veel verklaringen voor malrotatie van de darmen”, zegt Nascone-Yoder.