Proefschrift ter verkrijging van de graad van Doctor

Samenvatting voor de niet-bioloog
S AMENVATTING VOOR DE NIET - BIOLOOG
De ontwikkeling van de meeste zoogdier-embryo’s hangt volledig af van de
innesteling van de embryo’s in de baarmoederwand. Die innesteling kan niet
plaatsvinden als het embryo niet eerst de dooierzak vormt, waarvan de buitenste
cellaag aan de baarmoederwand ‘plakt’, en de binnenste cellaag veel bindweefselachtige stoffen produceert, die ervoor zorgen dat de dooierzak een stevige, ruime
ballon is waarbinnen het embryo ruimte heeft om te groeien en tegelijkertijd
beschermd is tegen schokken. Omdat de placenta en navelstreng pas later gevormd
worden, veronderstelt men, dat deze dooierzak in eerste instantie de functie van de
placenta en navelstreng waarneemt, namelijk de aanvoer van voedingsstoffen en de
afvoer van afvalproducten. Het onderzoek dat in dit proefschrift staat beschreven is
erop gericht om beter te begrijpen hoe deze dooierzak gevormd wordt. Het
onderzoek heeft zich geconcentreerd rond de vorming van de binnenste cellaag van
die dooierzak, het zogeheten pariëtaal endoderm (PE).
Er was al bekend dat een bepaald hormoon, PTHrP, door het embryo zelf en door
de baarmoederwand geproduceerd wordt, juist op het moment dat ook het PE
aangelegd moet worden. Daarom werd er verondersteld dat dit hormoon ook een
belangrijke rol zou spelen in de aanleg van deze cellaag, maar of dat zo was, en hoe
het die rol vervulde, was nog onbekend en daar heeft dit onderzoek zich op gericht.
Om hun werking te kunnen uitoefenen moeten de meeste hormonen (zo ook PTHrP)
binden aan een specifieke receptor die aan de buitenkant van een cel vastzit (zoals
een sleutel specifiek op één slot past). Als die binding plaatsvindt, gaat er in de cel
een heel systeem van eiwitten met elkaar ‘praten’ (zoals na het omdraaien van de
sleutel in een ouderwetse klok een eerste tandwiel kan gaan draaien, waardoor
vervolgens een heel systeem van tandwielen gaat draaien). Uiteindelijk krijgt de cel
hierdoor het signaal dat hij zich anders moet gaan gedragen, en daarmee een andere
specialistische functie krijgt (dit proces heet differentiatie, en is vergelijkbaar met
het door de tandwielen in werking zetten van het slagmechanisme van de klok, die
daardoor van functie verandert: van tijds-indicator naar ‘wekker’). Normale
embryos hebben ook de specifieke receptor voor PTHrP, wat het nog aannemelijker
maakt dat PTHrP (via zijn receptor) een rol speelt in de vorming van PE.
Een groot gedeelte van dit promotie-onderzoek is verricht met behulp van
celkweek, om een beter inzicht te krijgen op de effecten van PTHrP op uiterlijke
eigenschappen en gedrag van cellen. Uiteindelijk is dit gecombineerd met
onderzoek aan muizen-embryo’s, om te bepalen of de waarnemingen die we met
cellen hadden verkregen, relevant waren voor de vorming van het PE zoals die
tijdens de ontwikkeling van het embryo zelf plaatsvindt. Door een vergelijking van
het PE van normale muizen-embryo’s en mutant embryo’s (die geen receptor voor
PTHrP hadden), werd duidelijk dat PTHrP van belang is voor de vorm van de cellen
van het PE: In een normaal embryo zijn die cellen opgebold en liggen ze ver uit
elkaar, terwijl in een mutant embryo de cellen strak aaneengesloten liggen. Mutant
embryo’s overlijden tijdens de zwangerschap. We veronderstellen nu dat die sterfte
te wijten is aan die abnormale vorm van het PE, doordat bijvoorbeeld door het strak
aaneenliggen van die abnormale cellen voedings- en afvalstoffen niet vrijelijk van
moeder naar kind en omgekeerd kunnen gaan. Bovendien bleek dat die abnormale
cellen, in tegenstelling tot normale PE cellen, geen eiwit maken dat mogelijk
136
Samenvatting voor de niet-bioloog
betrokken is bij het tegengaan van bloedstolling. Het zou daarom bovendien zo
kunnen zijn dat op de dooierzak bloed van de moeder stolt, waardoor de
uitwisseling van voedings- en afvalstoffen (extra) wordt gehinderd. Het ontbreken
van deze anti-bloedstollings-factor geeft aan dat de abnormale cellen niet helemaal
gespecialiseerd, ofwel gedifferentieerd, zijn. Mogelijk scheiden ze ook minder
bindweefselstoffen uit, waardoor de dooierzak niet groot of stevig genoeg is om
groei en verder leven van het embryo mogelijk te maken.
Uit die afwijkende vorm van de cellen werd duidelijk dat PTHrP van belang is
voor het verbreken van allerlei cel-cel contacten, waardoor de cellen kunnen
opbollen en vrij komen te liggen van elkaar (zoals is weergegeven in hoofdstuk 6,
figuur 7). In een poging om een aantal eiwitten (radertjes) te identificeren die het
signaal van PTHrP-binding aan zijn receptor doorsturen naar die cel-cel contacten,
stuitten we op een eiwit met de misleidende naam ‘snail’ (slak). De naam is in die
zin misleidend, omdat het niet heel traag, maar juist razendsnel een signaal
doorgeeft waardoor cel-cel contacten verbroken worden: Al binnen een half uur
nadat PTHrP aan zijn receptor bindt, komt snail in actie, en uit de literatuur blijkt
dat snail in staat is om zonder tussenkomst van andere eiwitten (radertjes) cel-cel
contacten uiteen te laten vallen.
Samenvattend is uit dit onderzoek gebleken dat PTHrP een belangrijke rol speelt
in de vorming van het PE, en is het mechanisme waarmee PTHrP deze rol vervult
gedeeltelijk opgehelderd. PE kan weliswaar gevormd worden zonder dat PTHr ertoe
bijdraagt (vanwege de afwezigheid van zijn receptor), maar de cellen van deze
cellaag hebben een afwijkende vorm, en zijn niet volledig gedifferentieerd. Bovendien gaan muizen-embryo’s waarin PTHrP niet kan bijdragen tot de juiste vorming
van het PE vroegtijdig dood. Dit maakt het aannemelijk dat het PE een belangrijke
functie heeft in de overleving van het embryo, bijvoorbeeld door het tot stand
brengen van het contact tussen moeder en kind, in de vorm van de uitwisseling van
voedings- en afvalstoffen.
Hoewel de vorming van de dooierzak bij de mens iets anders verloopt dan bij de
muis, en het niet helemaal duidelijk is of PTHrP daarin een vergelijkbare rol kan
vervullen, zijn er opvallende overeenkomsten tussen de vormveranderingen die
normale pariëtaal endoderm cellen in het muizen-embryo moeten ondergaan, en de
vormveranderingen die tumorcellen ondergaan wanneer ze van goed- naar
kwaadaardig omslaan. Opmerkelijke details hierbij zijn dat PTHrP in verhoogde
mate aanwezig is bij een aantal van dit soort tumoren (bijvoorbeeld sommige
kwaadaardige borsttumoren), evenals snail, terwijl de cel-cel contacten niet
aanwezig zijn. Het is daarom aannemelijk dat PTHrP, via snail, een rol kan spelen
in het verbreken van cel-cel contacten van goedaardige tumoren, die daardoor
kwaadaardig worden. Om die reden kunnen de resultaten van dit onderzoek zeer
relevant zijn voor het kankeronderzoek.
137