Hoe weet een embryo wat links en rechts is?

Mens & Lichaam
Hoe weet een embryo wat links en rechts is?
Organen
in de war
Je maag, alvleesklier en milt zitten links, je lever en blinde darm rechts.
Tenminste, zo hoort het. Maar dat gaat ook wel eens mis.
77 TEKST: ELLY POSTHUMUS
van. Sandra had zelf ook geen idee hoe haar
lichaam er van binnen uitzag. Dat een deel van
haar organen gespiegeld in haar lichaam zit,
geeft gelukkig geen klachten. ‘Het is dat we er
per toeval achter kwamen, anders had ik het
misschien nooit geweten.’
MARIJN VAN DER MEER
AAEmbryo kiest kant
Om je organen op de goede plek in je lichaam
te krijgen, moet een embryo in ontwikkeling
weten welke kant van hemzelf links en rechts
is, wat de voor- en achterkant is, en waar boven
en onder zijn. Want al die kanten krijgen andere
instructies over wat ze waar gaan aanleggen.
‘Op welk moment een embryo zulke richtingsinstructies krijgt, hangt van de soort af’, weet
emeritus hoogleraar humane ontwikkelingsbiologie Robert Poelmann. Bij amfibieën is
dat voor een deel zelfs al voor de bevruchting.
Bij deze dieren zit de dooier of het eigeel dat 0
radiopaedia.org
‘I
AABinnenkant is asymmetrisch
Als je naakt voor de spiegel staat, lijk je aardig
symmetrisch. Trek maar eens een lijn van het
midden van je voorhoofd recht naar beneden,
over je neus en je navel tot aan de grond. Dan
heb je twee nagenoeg identieke helften, alleen
dan gespiegeld. Maar dat is slechts de buitenkant. Van binnen zijn wij lang zo symmetrisch
niet. Van veel organen hebben we er maar één.
En die liggen allemaal op een specifieke plek in
het lichaam. Zo zit je maag links in je buikholte
en vind je je hart in je borstholte iets links van
het midden. Maar dat hoeft dus niet. Sommige
mensen hebben enkele organen op een andere
plek, zoals Sandra. Bij anderen zijn alle inwendige organen gespiegeld. Wat rechts hoort, zit
dan links en wat links hoort, zit dan rechts. Dit
komt ongeveer bij één op de 10.000 mensen
voor. Al zouden het er ook meer kunnen zijn,
want veel mensen merken er vermoedelijk niets
k moet er even iemand anders bijhalen.
Zoiets heb ik nog nooit gezien.’ Sandra
(25) weet nog goed dat de dokter deze
woorden sprak toen hij de onderzoekskamer uitliep. Sandra was zestien en had regelmatig last van een blaasontsteking. Daarom
maakte de arts een echo van haar buik. Op die
echobeelden zag hij iets merkwaardigs. Sandra
schrok zich rot. ‘Ik dacht dat ik een of andere
enge ziekte had’, zo mailt ze. Maar dat was niet
het geval. Wat de arts had gezien? De lever en
de milt van Sandra zitten niet op de juiste plek.
Deze organen zijn in haar lichaam gespiegeld.
Haar lever zit linksboven in de buikholte terwijl
dit orgaan normaal rechtsboven te vinden is.
Maar rechtsboven zit bij haar de milt, die juist
linksboven hoort. De organen zijn niet aan de
wandel geraakt, maar in de embryonale aanleg
op die plaatsen ontstaan. Hoe weet je lijf welke
organen waar komen? En gaat dat vaker mis?
Spiegeltje,
spiegeltje
I
n principe kunnen je
organen op meerdere
wijzen gespiegeld zijn.
Soms liggen ze allemaal
op een verkeerde plek,
soms zijn het er slechts
een paar, of zelfs maar
een. Bij Sandra, de vrouw
uit de tekst, zijn alleen de
organen in de buikholte
gespiegeld.
72
04/2014
Linkerlong
Rechterlong
Hart
Lever
Maag
Normaal
Milt
Borst- en buikholte gespiegeld
Alleen borstholte gespiegeld
Alleen buikholte gespiegeld
Een röntgenfoto van
een persoon die de
lever links in de buikholte heeft.
04/2014
73
Mens & Lichaam
0 voedingstoffen bevat niet gelijkmatig verdeeld
in de eicel. Het concentreert zich aan één kant.
Bij sommige soorten bepaalt de plek van de
dooier in het ei wat de voor- en de achterkant
van het dier worden. Bij kikkers speelt de plek
waar de zaadcel de eicel binnendringt ook een
belangrijke rol. Hier komt de buik, de tegenoverliggende zijde wordt de rugkant.
AAStreep geeft richting
Eicellen van zoogdieren bevatten geen dooier
en daarmee ook nog geen duidelijke verdeling
in de eicel. Ook laat de cel zich niet leiden door
de plaats waar het sperma naar binnen komt.
Wanneer en hoe een mensenembryo dan vaststelt wat bijvoorbeeld de hoofd- en de voetenkant wordt, is niet precies bekend. Het gebeurt
in elk geval pas nadat het embryo van één tot
zestien cellen is uitgegroeid. ‘Als een embryo
nog maar een klompje van zestien cellen groot
is, kan elke cel zich nog tot een volledige baby
ontwikkelen’, vertelt Beerend Hierck, universitair docent anatomie en embryologie aan het
Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC).
Van links en rechts of boven en onder is nog
geen sprake. Dat verandert in de tweede week
van de ontwikkeling. Aan de buitenkant van
het embryo wordt dan de zogeheten ‘primitiefstreep’ zichtbaar. Dit is een soort langgerekte
groef aan de rugzijde van het embryo. Aan het
ene uiteinde van die streep zal het hoofd gaan
groeien, en aan de andere kant het bekken. En
aan de zijkanten van die streep ontwikkelen
zich de linker- en rechterkant.
Verkeerdombrein
O
f ook andere lichaamsdelen zoals armen,
benen of je brein gespiegeld kunnen zijn,
is lastig te zeggen. In 2003 onderzochten
artsen van onder andere de University of
Alabama het brein van een overleden vrouw
bij wie alle inwendige organen gespiegeld
zaten. Wat bleek? Een groot deel van de
hersenstructuren die normaal vooral links
in je brein zitten, zaten bij deze vrouw aan
de andere kant. En wat normaal rechts zit,
zat bij haar links.
In 2010 keken Japanse onderzoekers naar de
hersenfuncties. Verreweg de meeste mensen
verwerken taal vooral aan de linkerkant van
hun brein. De onderzoekers keken met een
scanner naar de hersenen van 3 mensen met
gespiegelde organen die taalopdrachten
uitvoerden. Hoe sterker een gebied is doorbloed, hoe actiever het is. Wat bleek? 2 van
de 3 gespiegelde mensen verwerkten taal in
hun rechter hersenhelft in plaats van links. Dit
wijst er volgens de onderzoekers op dat in elk
geval delen van de hersenen en hun functie
gespiegeld kunnen zijn.
74
04/2014
AATrilhaar stuurt orgaan
De primitiefstreep bepaalt waar de boven- en
onderkant en de linker- en rechterkant van het
embryo moeten ontwikkelen. Hoe kunnen je
inwendige organen, zoals bij Sandra, dan toch
in de war raken? Dat komt door de primitiefknoop, bovenaan de primitiefstreep. Die knoop
is een groepje van iets meer dan honderd cellen
die in een cirkel liggen. Elke cel heeft één trilhaar die actief beweegt. Alle trilharen stuwen
het vruchtwater vanaf de primitiefknoop altijd
één kant op: naar links. Japanse onderzoekers
van de Osaka Universiteit ontdekten in 2002
dat de richting van die vruchtwaterstroom een
belangrijke rol speelt bij de links-rechtsoriëntatie van de organen in je lichaam. Ze manipuleerden bij muizenembryo’s de vruchtwaterstroming bij de primitiefknoop zodat deze de
andere kant op vloeide. Dat leverde muizen op
waarbij alle inwendige organen gespiegeld in
hun lijf zaten. Als de trilharen niet goed werken
en de vloeistofstroom dus niet normaal is, gaat
het mis. Het embryo ‘weet’ dan niet wat links en
rechts moet worden.
AADarm draait verkeerd
Ook als de linker-, rechter-, boven- en onderkant van het embryo goed ontwikkelen, wil dat
nog niet zeggen dat alles ook op de juiste plek
terecht zal komen. Een embryo bestaat uit drie
zogeheten ‘kiemlagen’, die allemaal uitgroeien
tot specifieke lichaamsweefsels. Zo ontstaan uit
de binnenste laag alle organen van het spijsverteringskanaal. Een tweede laag vormt onder
andere het skelet, de spieren en de nieren. ‘Als
die organen in aanleg zijn, kan er weer iets fout
gaan’, vertelt Poelmann. Hierck heeft daar een
mooi voorbeeld van. Je maag en darmen zijn
eigenlijk één lange verteringsbuis. Tijdens de
ontwikkeling draait die buis zichzelf als het
ware op. Dat doet hij altijd dezelfde kant op,
met als resultaat dat het geheel mooi in je buik
past. Tijdens die draaiing trekt je darm de rest
van de organen mee. Zo komt je maag, die aan
het begin van die buis zit, aan de linkerkant en
je blinde darm rechts. Hierck: ‘Bij een aantal
mensen houdt die draaiing te vroeg op, of gaat
hij halverwege ineens de andere kant op. Hoe
dat kan weten we niet.’ Maar het gevolg is ook
nu dat organen verkeerd terechtkomen.
Organen zelf worden overigens ook niet altijd
volgens het juiste bouwplan aangelegd. Poelmann: ‘In een orgaan kan door een genetische
fout de normale ontwikkeling verstoord raken.’
Zo bestaan er bijvoorbeeld harten waarbij de
kamers omgedraaid zitten.
AAJe hebt geluk gehad
Sandra heeft nergens last van. Maar dat geldt
niet voor iedereen met een al dan niet gedeeltelijke spiegeling van organen. Dat wil nog wel
eens voor problemen zorgen. Hierck vergelijkt
de draaiende darmen met een tuinslang: ‘Als
je die tijdens het oprollen halverwege ineens de
andere kant oprolt, krijg je ergens een knik in
de slang. Voedsel kan dan niet goed passeren.
Of er zitten knikken in bloedvaten die daardoor afsterven.’ Ook verwarring in het hart kan
gevaarlijk zijn. Normaal is de linkerkamer erg
gespierd en pompt die het bloed door het hele
lichaam. De rechterkamer is minder sterk en
stuwt het bloed minder krachtig naar de longen.
Als de hartkamers andersom zitten, stuwt de
gespierde linkerkamer het bloed met te veel
kracht naar de longen. Die kunnen die druk
niet aan. En de rechterkamer? Die moet dan
het bloed het hele lichaam doorpompen, maar
heeft daar te weinig kracht voor. Baby’s met
zo’n aandoening sterven zonder een ingreep.
Er kan dus heel wat mis gaan met de aanleg van
onze organen. En dat gaat het ook. Waarom
de meeste mensen toch prima gelukt lijken?
Poelmann: ‘Bij zoogdieren gaat naar schatting
zeventig procent van de embryo’s dood, met
name in de eerste twee weken van de ontwikkeling. Wij met zijn allen zijn slechts de gelukkige overlevenden.’
7
[email protected]
Om privacyredenen is de naam Sandra in dit
artikel gefingeerd.
Dorp is ziek
A
fwijkingen aan trilharen kunnen naast gespiegelde organen ook andere problemen veroorzaken. Als je trilharen niet goed werken, kan bijvoorbeeld het slijm uit je luchtwegen niet
goed je lichaam uitgewerkt worden. En het kan zowel bij mannen als vrouwen onvruchtbaarheid veroorzaken. Zo zorgen trilharen in de eileiders ervoor dat de eicel in de baarmoeder
komt. En de staart van een zaadcel is een extra lange trilhaar of flagel. Ongeveer de helft van
de mensen met een trilhaarziekte heeft ook gespiegelde organen in de borst- en buikholte.
De combinatie van deze aandoeningen heet het syndroom van Kartagener. De trilhaarziekte
is een erfelijke aandoening die bij ongeveer één op de 8000 tot 15.000 mensen voorkomt.
Opvallend genoeg komt de ziekte in Volendam veel vaker voor dan in de rest van Nederland.
In het vissersdorp kampt ongeveer één op de 175 mensen met deze aandoening. Dat komt
omdat de ziekte relatief vaak voorkwam bij de families die in de 15de eeuw het vissersdorp
stichtten. En het dorp heeft een tamelijk gesloten karakter. Volendammers trouwen vaak met
iemand die in de verte verwant is.
Doormidden
Van embryo tot orgaan
J
I
e hakt een beest doormidden en
je hebt 2 ogenschijnlijk gelijke
helften. Tenminste van de buitenkant. Maar symmetrie komt in de
natuur in verschillende smaakjes.
7 Hij ziet er van elke kant precies
hetzelfde uit. De bolvormige groenwier volvox is bolsymmetrisch. Het
maakt niet uit waar je hem door
midden hakt, het levert toch altijd
2 gelijke helften op.
7 Veel organismen zijn radiaal
symmetrisch zoals zeeanemonen
en virussen. Dat wil zeggen dat ze
net als een taart wel een bovenen een onderkant hebben, maar
dat het niet uitmaakt waar je ze
(denkbeeldig) van boven naar
onder doormidden snijdt om 2
gelijke delen te krijgen.
7 De mens is net als veel andere
dieren uitwendig bilateraal symmetrisch: ze zijn maar op één manier in
2 gelijke helften te verdelen.
7 Ze zijn een zeldzaamheid in de
natuur, maar bestaan wel: asymmetrische dieren. Sponzen bijvoorbeeld
hebben vaak de meest grillige
vormen. En sommige krabsoorten
hebben aan een kant een schaar die
veel grotere is dan de schaar aan de
andere kant.
Goed
gestapeld
Z
e zwiepen wat af. Actieve trilharen maken zich daarmee op
veel plekken in ons lichaam nuttig.
Heel wat lichaamscellen zijn met
zo’n trilhaar uitgerust. Ze zitten
bijvoorbeeld aan het oppervlak
van het slijmvlies in de luchtwegen.
Al zwiepend stuwen ze slijm met
ingeademd vuil naar buiten. Alle
actieve trilharen in ons lijf maken
dezelfde beweging. Ze zwiepen
rond, altijd met de klok mee. Zo’n
trilhaar kan nooit per ongeluk de
andere kant op bewegen. Dat komt
door zijn bouw. De haar heeft een
soort skeletje dat gemaakt is van
het eiwit tubuline. Deze eiwitmoleculen zijn niet symmetrisch. Als je
tubulinemoleculen stapelt, stapel
je ze daardoor allemaal onder een
bepaalde hoek. De specifieke vorm
van het skelet zorgt ervoor dat de
trilhaar niet meer dan één kant op
kan bewegen.
M EER I N FO R M ATI E
www.innerbody.com: zie hier hoe je
organen in je lichaam horen te zitten.
n de 2de en 3de week van de zwangerschap krijgt het embryo als het ware door wat rechts,
links, boven, onder, achter en voor is. In die tijd ontstaan ook de 3 kiemlagen, laagjes cellen
waar de verschillende organen uit voort zullen komen: het ectoderm, endoderm en mesoderm.
Het embryo krijgt een primitiefstreep en primtiefknoop. Trilharen
in de knoop laten het vruchtwater stromen. De stromingsrichting
bepaalt wat links en rechts is.
Dwarsdoorsnede
primitiefknoop
Week
Week
1 1
2
2
3
3
Primitiefknoop
Cel met een
enkele trilhaar
Primitiefstreep
Ectoderm
(groen)
4
4
5
5
6
6
7
Mesoderm
(rood)
Vruchtwater
Endoderm
(oranje)
Dooierzak
(voeding)
De primitiefstreep snoert cellen af die
zich tussen het ectoderm en endoderm
wringen. Die vormen het mesoderm.
7
Hersenen
8
8
Bloedvaten
Luchtwegen
Hartspier
Ruggenmerg
9
Spijsverteringsstelsel
9
Skelet
Nieren
Blaas
16
16
Nagels
20-36
20-36
38
38
Huid
Een paar
organen uit
het ectoderm
Een paar
organen uit
het entoderm
Een paar
organen uit
het mesoderm
04/2014
75
MAARTJE KUNEN
Tijdens de embryonale ontwikkeling draait je spijsverteringskanaal de organen op hun juiste plaats