Wetenschap
Uit onderzoek blijkt dat er bij het ouder worden een aparte populatie van onruststokende bloedplaatjescellen verschijnt
Naarmate mensen ouder worden, worden ze vatbaarder voor bloedstollingsziekten, wanneer bloedcellen, bloedplaatjes genaamd, samenklonteren wanneer dat niet nodig is, en dit kan grote problemen veroorzaken zoals beroertes en hart- en vaatziekten. Tientallen jaren lang hebben wetenschappers onderzocht waarom de bloedcellen van ouderen zich zo gedragen. Ze gebruikten hun inzichten om de talloze bloedverdunnende medicijnen te ontwikkelen die nu op de markt zijn voor de behandeling van de belangrijkste doodsoorzaak in de Verenigde Staten.
Nu hebben Camilla Forsberg, hoogleraar biomoleculaire technologie aan de Universiteit van Santa Cruz, en haar onderzoeksgroep een aparte, secundaire populatie bloedplaatjes ontdekt die bij het ouder worden verschijnt en hyperreactief gedrag en unieke moleculaire eigenschappen heeft, waardoor ze gemakkelijker met medicijnen kunnen worden aangepakt.
De onderzoekers hebben deze populatie bloedplaatjes getraceerd tot aan de oorsprong van de stamcellen, en vonden wat zij identificeren als de allereerste leeftijdsspecifieke ontwikkelingsroute van een stamcel naar een afzonderlijke volwassen bloedplaatjescel.
"De vraag is al tientallen jaren:waarom lopen oudere mensen zo'n hoog risico op overmatige bloedstolling, beroertes en hart- en vaatziekten?" aldus Forsberg. "We hebben de ontdekking van een geheel nieuw pad dat geleidelijk aan ontstaat bij het ouder worden:onruststokers! Dat was nooit een onderdeel van de discussie."
De onderzoeksgroep presenteert hun bevindingen in een artikel gepubliceerd in Cell . Eerste auteur Donna Poscablo, Forsbergs voormalige Ph.D. studente die nu postdoctoraal onderzoeker is aan Stanford University, en haar collega's voerden deze experimenten uit met de middelen en trainingsomgeving van het Institute for the Biology of Stem Cells (IBSC) van UC Santa Cruz.
bloedplaatjes begrijpen
Bloedplaatjescellen zijn een van de drie soorten bloedcellen die door het lichaam worden geproduceerd, waarbij rode en witte bloedcellen de andere twee zijn. Miljoenen van deze cellen zweven voortdurend in het bloed rond, en wanneer er intern of extern letsel optreedt, klonteren ze samen en vormen ze een natuurlijk, levend pleister.
Ontregeling van bloedplaatjes, waarvan bekend is dat deze toeneemt met de leeftijd, treedt op wanneer deze cellen hyperreactief zijn en te vaak stolsels vormen, of ondermaats presteren. In beide gevallen kan het lichaam bloedingen en stolling niet goed beheersen, hoewel hyperreactiviteit een veel vaker voorkomend probleem is.
Alle bloedcellen beginnen als hematopoëtische stamcellen, een speciale klasse stamcellen, en rijpen vervolgens via een reeks tussenstappen, een zogenaamde 'differentiatieroute', die hen naar hun lot leiden als bloedplaatjes, rode bloedcellen of witte bloedcellen. Het is al tientallen jaren bekend dat deze hematopoëtische stamcellen afnemen met de leeftijd, maar dat vormt een tegenstrijdigheid voor wetenschappers:als de hematopoëtische cellen minder gezond zijn, waarom zijn de bloedplaatjes die ze aanmaken dan hyperreactief?
Een 'snelkoppeling'-pad
Als stamcelbiologen benaderden de onderzoekers van UC Santa Cruz deze vraag door de hematopoëtische stamcellen te onderzoeken.
Ze voerden experimenten uit waarmee ze de afstammingslijnen van deze stamcellen in muismodellen konden traceren, en ontdekten dat bij oude muizen sommige van hun bloedplaatjes niet langs het differentiatiepad reisden.
In plaats daarvan namen ze wat de UCSC-onderzoekers een 'snelkoppeling' noemden, waarbij ze de tussenliggende stappen oversloegen en onmiddellijk megakaryocytvoorlopercellen werden, het stadium van de bloedcellen onmiddellijk vóór de productie van bloedplaatjes. Voor zover de onderzoekers weten is dit de eerste leeftijdsspecifieke stamcelroute die ooit is ontdekt.
"Mensen beschouwen [bloedplaatjes en rode bloedcellen] als één lijn die tot het einde de regulatie en tussenstadia deelt", zei Forsberg. "Het was echt verrassend om te zien dat [de secundaire bloedplaatjespopulatie] volledig gescheiden was van het stamcelniveau, alleen bij oudere muizen."
Hoewel de populatie bloedplaatjes die via de kortere route wordt geproduceerd hyperreactief is, blijven de bloedplaatjes die via de hoofdroute worden geproduceerd, zich gedragen als de bloedplaatjes bij jongeren.
"De geleidelijke differentiatiecascade behoudt een jeugdige eigenschap, en ik denk dat dat op zichzelf ook verrassend is", zei Poscablo.
Ze ontdekten dat de hyperreactieve secundaire bloedplaatjes bij de muizen rond het midden van hun leven worden geproduceerd, waarbij hun populatie geleidelijk groeit naarmate ze ouder worden. Tot nu toe hebben de onderzoekers geen trigger gevonden die de productie van deze secundaire route in gang zet.
Maar onverwacht lijkt het niet te worden veroorzaakt door de verouderende omgeving zelf:wanneer een jonge hematopoietische stamcel wordt overgebracht naar een verouderde omgeving, lijkt het niet de kortere route te activeren; en wanneer een verouderde hematopoietische stamcel in een jonge omgeving wordt geplaatst, blijven de oude stamcellen functioneren als oude stamcellen.
"Dat was verrassend, de leeftijdsveerkracht van het andere pad", zei Forsberg. "Eén van de bloedplaatjespopulaties wordt helemaal niet beïnvloed door veroudering, terwijl degene die we hebben ontdekt dat wel is. Het hele fenomeen wordt dus niet in de eerste plaats veroorzaakt door de omgeving, maar door het differentiatiepad."
Betere behandelingen kiezen
Wetende dat deze secundaire populatie bloedplaatjes bestaat, zal onderzoekers helpen nieuwe manieren te vinden om deze problematische cellen via hun stamcellen te targeten en te reguleren. Voordien hebben onderzoekers niet geprobeerd deze stroomopwaartse cellen te targeten.
"Vanuit onze expertise kunnen we de vragen stellen over hoe we ons kunnen richten op de hematopoëtische stamcel en nu op de voorloper van megakaryocyten, die nog nooit eerder echt is benadrukt als een doelwit," zei Poscablo.
Om zich op deze cellen te richten is het misschien niet nodig dat er nieuwe medicijnen worden gemaakt, maar is het eenvoudiger om bestaande bloedverdunners zoals aspirine voor te schrijven, die verschillende patiënten in verschillende mate behandelen, zelfs als ze vergelijkbare stollingsgerelateerde symptomen vertonen. Met behulp van hun muismodellen zullen de onderzoekers identificeren welke van de twee stamcelpopulaties gevoeliger zijn voor aspirine en de talloze andere bloedplaatjesgeneesmiddelen op de markt.
De UCSC-onderzoekers werken momenteel ook aan het vinden van deze secundaire populatie bloedplaatjes in menselijke cellen. In de muismodellen zullen ze blijven bestuderen hoe ze het kortere pad kunnen manipuleren en controleren.