Living cell

Je lichaam is opgebouwd uit cellen. Bloedcellen, hersencellen, darmcellen, heel veel verschillende soorten. Alle cellen hebben verschillende belangrijke functies voor het lichaam, maar ze hebben één ding gemeen: een cel heeft energie nodig om te blijven leven. Dit doen ze door suiker op te nemen, uit jouw voeding.

Opname van suiker in de cel… insuline opent deuren
Als je eet, komen er door de vertering van het voedsel suikers vrij in je bloed, zoals glucose. Cellen moeten deze suikers opnemen om ze te kunnen gebruiken als energieleveranciers. Maar de cellen zijn niet doorlaatbaar voor suiker, tenzij de membraan die de huid van de cellen vormt een signaal krijgt om ‘open’ te gaan. Dit signaal krijgt de cel in de vorm van het hormoon insuline.

Na een maaltijd komt er meer suiker in het bloed. Dat is voor speciale cellen in de Eilandjes van Langerhans, onderdeel van de alvleesklier, het signaal om insuline te gaan produceren. Dit hormoon werkt als een soort ‘sleutel’ voor toegangspoortjes op de buitenkant van cellen, waardoor ‘deurtjes’, in de cel opengaan en glucose opgenomen kan worden.

Signaaltransductie in de cel… de weg naar energieopwekking!
Als de cel glucose opneemt komt het terecht in een transportblaasje, een vesikel. In deze vorm kan de cel er nog steeds niet bij om er energie van te maken. Daar is nog een ander proces voor nodig. Wanneer insuline bindt aan de receptoren (het slot van de ‘toegangspoortjes’) aan de buitenkant van de cel, gaat er ook een signaal van de receptoren naar de celkern. Dit signaal zorgt ervoor dat in de kern een bepaald stukje DNA wordt afgelezen, waarmee weer RNA wordt gemaakt. Het RNA wordt uit de celkern getransporteerd, en vervolgens ‘vertaald’ in een eiwit. Dit eiwit zorgt ervoor dat de glucose, dat nog steeds in de vesikels zit, eruit gaat, en opgenomen kan worden door de mitochondriën. Eindelijk kan de cel de suiker verbranden om energie op te wekken!

Het hele proces van signaal tot eiwit heet signaaltransductie, en klinkt vrij ingewikkeld. Maar het gebeurt dus dagelijks duizenden keren in al je lichaamscellen.

Problemen bij de suikeropname: diabetes
Hoe belangrijk dit proces is zie je als het misgaat: bij mensen die diabetes mellitus (suikerziekte) hebben. Er zijn twee soorten diabetes: type 1 en type 2. Bij type 1 diabetes maakt een persoon te weinig of geen insuline aan in de alvleesklier. Deze vorm van diabetes komt vaak al op jonge leeftijd voor. De oorzaak is een auto-immuunreactie waardoor het afweersysteem van het lichaam de insuline-producerende cellen in de alvleesklier vernietigt.

Diabetes type 2 ontstaat als de cellen minder of zelfs helemaal niet meer gevoelig zijn voor insuline. Dit is de vorm van diabetes die vroeger alleen op latere leeftijd voorkwam, maar tegenwoordig steeds vaak ook bij jongere mensen of zelfs kinderen. Overgewicht is een belangrijke risicofactor voor het krijgen van diabetes type 2, en met het toenemen van overgewicht in de westerse wereld hebben ook steeds meer mensen type 2 diabetes.

Zonder behandeling kunnen beide vormen van diabetes ernstige gevolgen hebben. Zenuwen kunnen beschadigd raken, wat kan leiden tot problemen met de bloeddruk, hart- en bloedvaten, hersenen en de maag-darmbewegingen. De nieren kunnen minder goed gaan werken en door optredende oogproblemen, kun je minder goed zien. Ook kun je last krijgen van een verstoorde wondgenezing, huid- en gewrichtsklachten, en een minder goed werkend afweersysteem. In zeer ernstige gevallen kunnen deze problemen zelfs leiden tot amputatie van bepaalde ledematen. Ook kunnen mensen met suikerziekte zonder de juiste behandeling in coma raken. Insuline in de cel is dus van levensbelang!

Mensen met diabetes type 1 moeten hun hele leven lang zichzelf insuline toedienen via injecties of (tegenwoordig) geïmplanteerde pompjes. Bij diabetes type 2 kan aangepaste voeding en meer bewegen (afvallen) de klachten verminderen. Wanneer dat niet helpt zijn er ook voor deze patiënten medicijnen.

Fundamenteel onderzoek om ziektes te begrijpen
Zoiets ogenschijnlijks simpels als het opnemen van glucose door de cel gaat dus via complexe processen met membraan-receptoren en signaaltransductie. Dit zijn erg fundamentele processen: ze vinden niet alleen plaats in menselijke cellen, maar ook in cellen van bacteriën, die veel vroeger in de evolutie zijn ontstaan.

Wetenschappers bestuderen zulke fundamentele processen vaak in bacteriën, omdat daar makkelijker onderzoek mee te doen is dan met menselijke cellen. En de processen tussen bacteriën en mensen zijn toch vergelijkbaar! Ook in Groningen werken veel onderzoekers met bacteriën, schimmels en andere ‘primitieve’ organismen. Zoals bijvoorbeeld bij het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB), waar onderzoek gedaan wordt naar de structuur van eiwitten, transport over celmembranen, de reactie van bacteriën op hun omgeving, celdeling, verschillende organellen en nog veel meer.

Dit is allemaal heel fundamenteel onderzoek naar kleine dingetjes, maar het voorbeeld van diabetes maakt duidelijk dat het begrijpen van dergelijke processen ook voor de gezondheid van de mens van groot belang kan zijn!

Colofon
Met bijzondere dank aan bureau CLEVER◦FRANKE. Neem contact op met iemand van Science LinX indien je hier ook genoemd zou moeten worden.

Auteurs
René Fransen en Eva Teuling