Je leest:

Subtiele verschillen, grote vraagtekens

Subtiele verschillen, grote vraagtekens

Auteur: | 28 oktober 2000

De discussie over xenotransplantatie gaat uit van de veronderstelling dat er voldoende overeenkomsten zijn tussen mens en varken, om de techniek ooit succesvol te laten worden. Maar wat zijn eigenlijk de verschillen tussen beide dieren, en wat voor mogelijke problemen kunnen die met zich meebrengen?

Wie naar dieren kijkt voor oplossing van het tekort aan transplantatie-organen, moet eigenlijk zijn blik richten op de evolutionair meest verwante soort. Apen zijn dus de aangewezen orgaandonoren, zeker nu blijkt dat de mens minder dan een procent in genetische opmaak verschilt van de chimpansee.

Dat betekent waarschijnlijk weinig afstotingsverschijnselen en kleine verschillen in de functie van organen. Maar toch, na wat niertransplantaties in de jaren zestig van chimpansee naar mens, is de medische gemeenschap het erover eens dat apenorganen geen reële optie zijn.

Dat heeft te maken met anatomische verschillen, dierethiek en praktische problemen met het fokken, maar wellicht nog sterker met het gegroeide inzicht dat primaten een bron zijn van een collectie gevaarlijke virussen.

Onontgonnen deelterrein

De keus is nu gevallen op het varken, dat in anatomie van de inwendige organen grote gelijkenis vertoont met de mens. Maar een varken staat evolutionair op grotere afstand. Gevolg: allerhande acute- en chronische afstotingsverschijnselen. Genetische modificatie van het varken en afweeronderdrukking bij de ontvanger moeten dat ondervangen.

Maar zelfs als die hordes ooit worden overwonnen, rest de vraag of de fysiologie van het varken voldoende overeenkomt met de mens. Het is een nog grotendeels onontgonnen deelterrein van de xenotransplantatie: de vergelijking van fysiologische en biochemische karateristieken van mens en varken; de subtiele verschillen in hormoonregulering, mineralenconcentraties en bloeddruk. De groep van John IJzermans, van de afdeling chirurgie van de Erasmus Universiteit Rotterdam, heeft verschillende aspecten geïnventariseerd van de ‘vierde barrière’ – de eerste drie zijn verschillende vormen van afstoting. Een beknopt overzicht.

Mineralen

Diersoorten hebben verschillende concentraties natrium, chloride, calcium en kalium in hun bloed. Deze ionen zijn cruciaal voor bijvoorbeeld goede (hart)spierfunctie. De nieren zijn grotendeels verantwoordelijk voor het uitscheiden van ionen en op niveau houden van die soortspecifieke concentraties.Toen chirurgen in de jaren zestig chimpanseenieren transplanteerden bij een aantal patiënten, trad er verhoogde urineproductie op en een verhoogde uitscheiding van natrium en kalium – waarschijnlijk omdat de nier ingesteld is op het kaliumrijke dieet van de aap.

Varkens hebben een hogere concentratie calcium en fosfaat in hun bloed dan de mens. Xenotransplantatie van varkensnieren kan daarom resulteren een hogere concentratie van die ionen in de ontvanger. Het gevaar van een te hoge concentraties is dat ze zich boven een drempelwaarde met elkaar verbinden tot het botmineraal calciumfosfaat. Of dit gebeurt, is onzeker net als onbekend is of het lichaam de varkensnier kan ‘bijsturen’.

Hormonen

Een andere belangrijke factor in de regulering van orgaanfunctie zijn hormonen. Die bepalen de groei en interactie met andere orgaansystemen in het lichaam. Een voorbeeld daarvan is het bloedsuikerregulerende insuline dat – voordat het werd vervangen door recombinant insuline – afkomstig was uit de alvleesklier van varkens. Ondanks de kleine verschillen in eiwitstructuur blijkt het varkenshormoon toch goed te werken in de mens.

Die overeenkomst in functie geldt waarschijnlijk niet voor EPO, het bloedaanmaak stimulerende wielrenhormoon, dat de nier produceert. Apen die een varkensnier ontvingen, kregen bloedarmoede, wat werd bestreden door injecties met menselijk EPO. Bij xenotransplantatie naar de mens zal die therapie waarschijnlijk ook nodig zijn. Bij xenotransplantatie van de lever – de grootste enzym- en bloedeiwitfabriek van het lichaam – zijn nog meer vraagtekens over compatibiliteit van varkenseiwitten met de rest van het lichaam.

Zelfs het relatief ongecompliceerde hart scheidt bepaalde peptidehormonen af – zogenaamde natriuretic peptides (ANP, BNP) – die van invloed zijn op de nierfunctie en vaatverwijding. Hoewel de aminozuurvolgorde van deze peptides sterk geconserveerd is, is onduidelijk of productie ervan door een varkenshart op dezelfde manier verloopt en wat de interactie is met de menselijke nieren en bloedvaten.

Bloedparameters

Bloed en bloedparameters verschillen tussen diersoorten. Zo is de viscositeit van menselijk bloed lager dan dat van varkens. Daarentegen is de fractie rode bloedcellen (hematocriet) hoger: dertig procent tegen veertig procent van het bloedvolume in de mens. Bovendien heeft de mens grotere rode bloedcellen – 7.2 micrometer, versus 6.1 micrometer van het varken – en dat zou een belemmering kunnen zijn voor doorstroming van de smalste haarvaten in een varkensorgaan.

Tot slot zijn er grote verschillen tussen diersoorten in bloeddruk. Die zijn tussen varken en mens overigens te verwaarlozen. Er is alleen sprake van een grotere variatie in bloeddruk in het menselijk lichaam, doordat een mens rechtop loopt. De vraag is of het varkensorgaan – uit een horizontaal bewegend dier – zich daaraan kan aanpassen. Zowel te hoge als te lage bloeddruk kan het orgaan beschadigen.

Meer onderzoek

Voorlopig is xenotransplantatie – door afstoting en infectiegevaar – geen praktische optie voor toepassing in het ziekenhuis. Het onderzoek concentreert zich dan ook voornamelijk op proeven met transplantatie tussen bijvoorbeeld hamster en rat of varken en aap, waarbij het soms al lukt om het orgaan weken of maanden te laten overleven.

Of die periode lang genoeg is om inzicht te krijgen in eventuele fysiologische gebreken is de vraag, net als onzeker is of een succesvol modelsysteem volledig overeenkomt met het uiteindelijke praktijkmodel: varkensorganen transplanteren naar mensen.

Pas als de ergste afstotingshordes en virusgevaren uit de weg zijn geruimd, kan de praktijk echt uitwijzen of complete varkensorganen hun vervangende functie naar behoren kunnen vervullen – of dat ze slechts korte tijd werken als overbrugging naar transplantatie van menselijke organen.

Uiteraard kan dit per orgaan verschillen: een hart heeft een minder complexe biochemische interactie met het lichaam, dan een nier of lever. In ieder geval blijft bij xenotransplantatie het wetenschappelijk adagium ‘meer onderzoek’ onverminderd van kracht, hoe hard voor- en tegenstanders ook met elkaar van mening verschillen.

Meer weten over biotechnologie?

Dit artikel is een publicatie van Bionieuws.
© Bionieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 28 oktober 2000

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.