In 1907 beschreef de New York Times een experiment waarin arts Duncan MacDougall probeerde het moment van overlijden bij zes menselijke proefpersonen te kwantificeren door het vertrek van hun ziel te wegen. “Dr. Het doel van MacDougall was om te leren of het vertrek van de ziel uit het lichaam gepaard ging met elke manifestatie die kon worden vastgelegd met behulp van fysieke middelen, 'schreef de Times . Hoewel de conclusies van MacDougall - dat de ziel 21 gram weegt - later in diskrediet werden gebracht vanwege de dubieuze methodologie, blijft het kwantificeren van de middelen voor de aankomst van de dood en de manier waarop het leven vertrekt, zowel wetenschappers als het publiek verbijsteren.
In de jaren sinds MacDougall zijn foutieve conclusies aankondigde, zijn onderzoekers de methode van individuele celdood gaan begrijpen. Apoptose, of geprogrammeerde celdood, claimt elke dag netjes 50 tot 70 miljard cellen in het volwassen menselijk lichaam, terwijl necrose of vroegtijdige celdood optreedt wanneer cellen dodelijk gewond raken. Hoe de dood uiteindelijk een heel organisme in handen krijgt, blijft echter ongrijpbaar.
Nu heeft een internationaal team van onderzoekers bewijs gevonden van een 'cascade' van dood die zich via een speciaal necrose-pad door het lichaam van een dier verspreidt, waarbij een kielzog van dode cellen in zijn processie achterblijft, totdat het hele systeem instort en vervalt. In de rondworm Caenorhabditis elegans, ontstaat deze golf van lichamelijke vernietiging in de darm en gaat deze gepaard met een intense uitbarsting van blauwe fluorescentie wanneer bekeken met een camera uitgerust met een hoge helderheid fluorescentie filterkubus, waarmee de onderzoekers de vernietiging van de worm konden visualiseren, meldt het team in het tijdschrift PLoS Biology .
"We hebben de chemische paden van zelfvernietiging geïdentificeerd die celdood in wormen propageren, die we zien als deze gloeiende blauwe fluorescentie die door het lichaam reist, " zei senior auteur David Gems van University College London in een persbericht. "Het is als een blauwe Magere Hein, die de dood volgt terwijl deze zich door het organisme verspreidt totdat al het leven is gedoofd."
Wetenschappers weten eigenlijk al jaren dat C. elegans - een type nematoda, hun officiële taxonomische phylum - gloeien dit griezelige blauw, maar waren verbijsterd over zijn reden. Een leidende hypothese was dat de blauwe gloed te wijten kan zijn aan beschadigde lipiden en eiwitten (een stof genaamd lipofuscine), die gloeien onder een UV-licht en gerelateerd zijn aan veroudering. In de huidige studie testte het onderzoeksteam deze hypothese door enkele cellen van C. elegans te beschadigen met hitte en verhoogde zuurstofniveaus, wat verhoogde niveaus van lipofuscine zou hebben geproduceerd als dat materiaal inderdaad verantwoordelijk was voor de gloed. Geen nieuwe blauwe fluorescentie resulteerde echter dat er iets anders voor de gloed zorgde.
Een gezonde C. elegans . Foto door Bob Goldstein, UNC Chapel Hill
Om de ware oorzaak van de gloed te achterhalen, heeft het team time-lapse-beeldvorming opgezet om de veroudering van C. elegans vast te leggen toen ze de dood naderden. Toen de dieren stopten met wiebelen - wat aangeeft dat ze ongeveer twee uur verwijderd waren van de dood - zag het team een "opvallende en plotselinge" toename van 400 procent in blauwe fluorescentie. De blauwe golf is ontstaan in de darm, die over de lengte van de worm loopt, en verspreidt vervolgens zijn toxische aanraking in andere weefsels. De gloed vervaagde ongeveer 6 uur na de dood.
Dezelfde gloed resulteerde toen de wormen opzettelijk werden gedood door hitte, ziekte of bevriezing, en verschenen in zowel jonge als oude wormen die doodsstrijd ervoeren. Het team definieerde de blauwe fluorescentie chemisch als veroorzaakt door een molecule genaamd anthranilzuur, en ze noemden het fenomeen "dood fluorescentie." Terwijl de wormen beginnen te sterven, barsten organellen in de ingewanden van de wormen en anthranilzuur wordt vrijgegeven. Hoewel eenmaal geconcentreerd in het organel, diffundeert het anthranilzuur door het lichaam van de worm. De minder zure omstandigheden van de nieuwe omgeving van het molecuul verleent de stof zijn fluorescerende eigenschappen - wanneer bekeken met de filterkubus, kan het invallende licht nu de moleculen exciteren, wat de fluorescentie-uitbarsting teweegbrengt, stelde het team experimenteel vast.
De onderzoekers veronderstelden dat de fluorescentie van de dood afkomstig is van een cascade van necrose, die voornamelijk wordt aangedreven door calciumionen die cellen signaleren om te stoppen met functioneren. Toen de onderzoekers het transport van die chemische stof door het lichaam van de worm hadden uitgeschakeld met behulp van bindende eiwitten en gemanipuleerde nematoden met speciale mutaties die signaalmoleculen blokkeerden, konden ze de fluorescentie van de dood verminderen en de dood gedeeltelijk vertragen vanwege oorzaken zoals infectie en bevriezing. Toen ze echter probeerden ditzelfde pad te blokkeren terwijl de wormen op hoge leeftijd aan de dood waren bezweken, konden ze het onvermijdelijke echter niet vertragen. "Dit suggereert dat veroudering de dood veroorzaakt door een aantal processen die parallel werken, " zei Gems.
Niettemin suggereert het onderzoek dat de dood, althans in deze wormen, nauw verbonden is met de darm. Maar er blijven nog vragen over: richt bevriezing en infectie zich op het spijsverteringsstelsel van deze wormen en blokkeert calciumsignalering de darm om intact te blijven en de worm te overleven? In het geval van overlijden op oudere leeftijd, falen andere systemen eerst, wat leidt tot een uiteindelijke afsluiting van het spijsverteringsstelsel, waardoor fluorescentie door de dood wordt veroorzaakt? Voor het beantwoorden van deze vragen is natuurlijk meer onderzoek nodig.
Verder omdat zoogdieren en C. elegans delen vergelijkbare necrotische paden, de auteurs van de studie veronderstellen dat het bestuderen van nematoden kan leiden tot inzichten in hoe de dood zijn gang gaat bij andere dieren, en misschien zelfs opheldering over manieren om dat proces uit te stellen. De auteurs schrijven:
Hier zijn er mogelijke parallellen bij het ouder worden van de mens: schattingen van de waarschijnlijke bovengrenzen van de levensduur van de mens hebben berekend dat verwijdering van een belangrijke leeftijdgerelateerde ziekte (bijv. Hart- en vaatziekten, kanker) slechts een kleine toename van de levensduur zou veroorzaken. Dit komt omdat meerdere pathologieën parallel werken om leeftijdsgebonden sterfte te verhogen.
"Samen vormen de bevindingen twijfel aan de theorie dat veroudering gewoon een gevolg is van een accumulatie van moleculaire schade, " concludeerde Gems. "We moeten ons concentreren op de biologische gebeurtenissen die plaatsvinden tijdens veroudering en overlijden om goed te begrijpen hoe we deze processen kunnen onderbreken."
