Het is 1906. In het ‘stedelijk krankzinnigengesticht’ van Frankfurt is net een 51-jarige patiënte overleden van dr. Alois Alzheimer. Ze had een opmerkelijke aandoening: een snel erger wordende dementie. De patiënte kon zich zelfs niet meer herinneren hoe ze moest eten, zich moest wassen of zichzelf aankleden.
Na haar dood onderzocht dr. Alzheimer haar hersenen, en tot zijn verbazing zag hij dat een groot deel van de hersenen was verschrompeld en omgeven door een dikke laag van een vettige substantie. Naar aanleiding van dit onderzoek hield hij een voordracht voor z’n collega’s.
De ziekte was nog nooit in de literatuur beschreven, en had dus nog geen naam. Daar wist de directeur van het krankzinnigengesticht wel iets op. Hij stelde voor om de ziekte ‘Morbus Alzheimer’ te noemen – Ziekte van Alzheimer.
De kleur van chemie
Dit artikel is afkomstig uit het hoofdstuk ‘Een onvoorstelbaar geheugen’ uit de VU-uitgave ‘De kleur van chemie’, een bundeling van informatieve brochures voor havo/vwo scholieren.
Ouderdomsziekte
Lang gingen doctoren ervan uit dat ‘Alzheimer’ een zeer zeldzame afwijking was, en veel belangstelling was er niet voor. Tegenwoordig heeft vrijwel iedereen van deze ziekte gehoord, en ongeveer 10% van alle 85-jarigen lijdt eraan.
Dat de ziekte nu zo veel vaker lijkt voor te komen, is niet onlogisch. Het is een typische ouderdomsziekte, en doordat de gemiddelde leeftijd de vorige eeuw sterk is gestegen, zijn er veel meer mensen van 85 jaar en ouder. Bovendien wordt de ziekte veel sneller herkend. Soms overigens ten onrechte. Grootvader hoeft maar even te aarzelen op de vraag hoe oud hij is, en de kinderen trekken de conclusie ‘Alzheimer’. Maar lang niet iedereen die die vergeetachtig wordt, of zelfs dement, heeft de ziekte van Alzheimer.
Het is nodig om de begrippen dementie en ziekte van Alzheimer goed te onderscheiden. Dementie is een verschijnsel, een symptoom. Net als koorts een symptoom is dat bij veel ziekten kan voorkomen, komt dementie voor bij veel meer ziekten dan alleen de ziekte van Alzheimer.
Dementie is het verschijnsel dat het geheugen je in de steek laat. Vooral het korte-termijn geheugen. De zintuigen geven de signalen wel door aan het korte-termijn geheugen, maar het signaal dooft veel sneller uit dan normaal, lang voordat er gelegenheid is om de herinnering vast te leggen in het lange-termijn geheugen.
Dementie bij de ziekte van Alzheimer begint met geheugenverlies, maar na een paar jaar komen er andere verschijnselen bij, zoals niet goed begrijpen wat een ander zegt, of niet de juiste woorden kunnen vinden om zelf iets te zeggen. In het laatste stadium, meestal na 5 tot 8 jaar, herkent een patiënt familie en vrienden niet meer, en weet niet meer hoe te eten, lopen of naar de WC te gaan.
Opvallend is dat herinneringen aan vroeger het langst bewaard blijven, maar dat herinneringen aan vijf minuten geleden verdwijnen. Het chemisch vastgelegd geheugen blijft nog lang bereikbaar, vooral als er diep uitgesleten geheugenpaden naar toe lopen. Maar uiteindelijk geven ook de laatste geheugencellen het op. De vraag is nu: waarom stoppen geheugencellen met hun werk ?
Een fout vouwtje
Onderzoek naar Alzheimer heeft al heel wat opgeleverd. Het begon met de waarneming van dr. Alzheimer zelf, dat er een ongewone vettige laag in de hersenen zat, rondom dat wat nog over was van de sterk gekrompen hersenen.
Die laag blijkt geen vet, maar een dikke laag onoplosbaar eiwit te zijn. Misschien is dit eiwit de directe oorzaak van het afsterven van de zenuwcellen die het geheugen vormen. Het is in elk geval een heel speciaal eiwit, omdat het niet door het lichaam kan worden afgebroken en opgeruimd.
Aan de Vrije Universiteit in Amsterdam houdt professor Saskia van der Vies zich veel bezig met de studie van eiwitten, ook wel proteomics genoemd. Die term is afgeleid van proteïne, een ander woord voor eiwit.
Van der Vies legt uit wat zo bijzonder is aan eiwitmoleculen. “Zonder eiwitmoleculen kun je het leven eigenlijk niet voorstellen. Eiwitmoleculen zijn de werkpaarden van elke levende cel. Elk eiwitmolecuul heeft een speciale eigen taak. Een veelvoorkomende taak is die van katalysator of enzym voor een reactie. Zonder een speciaal enzym verloopt bijna geen enkele reactie in de cel."
“Je kunt je afvragen waarom eiwitmoleculen zo geschikt zijn voor deze bijzondere taken. Er zijn toch genoeg andere soorten moleculen? Dat komt door twee heel verschillende eigenschappen. De eerste is dat een eiwitmolecuul heel gemakkelijk ‘op bestelling’ te maken is. Het recept zelf is weinig anders dan een opsomming van de aminozuren die als kralen in een ketting, samen een eiwitketen vormen. En de tweede is dat als de eiwitketen eenmaal gemaakt is, het zich tot een ontzettend ingewikkelde kluwen kan opvouwen. Pas als de kluwen precies de goede vorm heeft, kan het als enzym werken”.
“Eigenlijk onvoorstelbaar, dat het zo vaak goed gaat” vervolgt Saskia van der Vies. “Maar daarmee is het verhaal nog niet af. Want nadat het enzymmolecuul zijn werk heeft gedaan, moet het weer afgebroken worden in de onderdelen voor hergebruik. Het molecuul moet aan de ene kant stevig in elkaar zitten om z’n werk te kunnen doen, maar aan de andere kant niet zo stevig dat het niet meer uit elkaar te halen is."
“Wat er gebeurt als eiwit samenklontert tot een niet meer te ontwarren massa, zie je bij het koken van een ei. Het eiwit wordt een vaste massa, die alleen nog met speciale enzymen en met sterk zuur (zoals in de maag) uit elkaar te halen valt. Het eiwit in de hersenen van Alzheimer-patiënten heeft wel iets van het eiwit van gekookte eieren. Het is een laag die niet goed meer af te breken is. Het staat bekend als ß-amyloid plaque , wat wil zeggen dat het op een zetmeel-achtige plak lijkt. Een andere naam voor de plak is het onheilspellende seniele plaque.”
Onderzoekers kregen al zo’n tien jaar geleden in de gaten dat deze plak gevormd wordt uit brokstukken van een bepaald eiwit dat normaal in zenuwcellen voorkomt. Een van de eigenschappen van dat eiwit is, dat er een stukje van 40 aminozuren van afgeknipt kan worden, dat blijkbaar ergens in de cel voor nodig is. Het is nog niet duidelijk waarvoor.
Als de ziekte van Alzheimer toeslaat, gaat dat knippen fout, en ontstaan er stukjes van 42 in plaats van 40 aminozuren. Dat lijkt een kleine en onbelangrijke verandering, maar dit stukje blijkt zich daardoor heel anders te vouwen en te gedragen. Buiten de cel hechten die stukjes van 42 zich zo dicht en stevig aan elkaar dat het niet meer lijkt op de open structuur die kenmerkend is voor normaal werkzame eiwitten. Dat is de ß-amyloid plaque, een laag die voor het lichaam niet meer op te ruimen is. Het zou kunnen dat door die laag de zenuwcel niet mee goed kan werken, en afsterft.
“Een eiwit met een verkeerde lengte, dat zich daardoor fout vouwt, is dus uiteindelijk de oorzaak van de ziekte van Alzheimer”, besluit van der Vies, “Een fout vouwtje, dat aantoont hoe belangrijk de vouwing van een eiwitmolecuul is”.
Interview met Saskia van der Vies:
Vrije Universiteit Amsterdam
Het boek ‘De kleur van chemie’ werd in 2007 uitgegeven door de Faculteit der Exacte Wetenschappen van de Vrije Universiteit Amsterdam (Afdeling Scheikunde en Farmaceutische Wetenschappen). Het is een geactualiseerde bundeling van informatieve brochures voor havo/vwo scholieren. Ze belichten de rol van de scheikunde op tal van gebieden.