Nooit een Nobelprijs

Streptococcus pneumoniae is de officiële wetenschappelijke naam voor een bacterie die longontsteking kan veroorzaken. Behalve een longontsteking kun je van deze bacterie ook hersenvliesontsteking, bloedvergiftiging of een middenoorontsteking oplopen. Allemaal ernstige ziekten, maar aan de longontsteking (pneumonie) veroorzaakt door deze bacterie, die pneumokok wordt genoemd, overlijden de meeste mensen. Over de hele wereld sterft er iedere 15 seconden een kind aan een pneumokokken pneumonie. Genoeg redenen dus om hier aandacht aan te besteden. Bijvoorbeeld op de ‘Wereld Pneumonie Dag’, die dit jaar voor het eerst gehouden wordt op 2 november. En ook natuurlijk door veel onderzoek te doen naar de speciale relatie tussen de pneumokok en het immuunsysteem van de mens. Want waarom is de pneumokok zo succesvol (vanuit het standpunt van de bacterie geredeneerd)?

De pneumokok wordt omgeven door een dik kapsel van suikers (als een soort M&M-etje) en door dat kapsel probeert de bacterie zich af te schermen van het immuunsysteem. Het dikke kapsel zorgt ervoor dat antilichamen niet bij de bacteriecelwand kunnen komen en ook dat complementeiwitten de bacterie niet kunnen doden. Om het extra moeilijk te maken voor het immuunsysteem zijn er meer dan 90 verschillende suikerkapsels waarmee een pneumokok omhuld kan zijn. Wanneer je één pneumokokkeninfectie hebt doorgemaakt dan ben je daarna (waarschijnlijk) wel immuun tegen die ene pneumokok maar nog niet tegen die andere 89. Tenslotte, en dat maakt jonge kinderen extra gevoelig voor pneumokokken, is het immuunsysteem tot 1½ - 2 jaar nog helemaal niet in staat om antilichamen te maken tegen de pneumokokken suikerkapsels. Op allerlei eiwitten van bacteriën en van virussen kan het immuunsysteem van pasgeborenen heel goed reageren, maar niet op suikerkapsels.
Dat betekent dat een vaccin tegen pneumokokken, gemaakt van suikerkapsels, niet werkzaam is bij pasgeborenen omdat het immuunsysteem er nog niet op kan reageren.

Bijna 80 jaar geleden werkte Oswald Avery, samen met Walther Goebel in de Verenigde Staten aan een verbeterde versie van suikerkapsel vaccins. Ze bedachten dat wanneer je een eiwit zou koppelen aan het suikerkapsel er misschien wel een veel krachtiger vaccin zou kunnen ontstaan en dat bleek zo te zijn. Dat was een geweldige ontdekking, maar op het verkeerde moment in de geschiedenis. In de dertiger jaren van de vorige eeuw was het helemaal niet sexy om onderzoek te doen aan vaccins. Iedere zichzelf respecterende microbioloog werkte aan antibiotica, want die middelen zouden alle infectieziekten van de aardbodem laten verdwijnen. Inmiddels weten we beter, maar het heeft helaas een halve eeuw geduurd voordat de vinding van Avery en Goebel herontdekt werd. Gebaseerd op hun werk kunnen pasgeborenen nu wel effectief worden gevaccineerd tegen pneumokokken en dat gebeurt sinds 1 april 2006 ook in Nederland.

Op zich zou deze ontdekking al voldoende hebben moeten zijn om Oscar Avery de Nobelprijs toe te kennen. Avery heeft zijn hele leven aan pneumokokken gewerkt. Hij ontdekte ook dat wanneer je pneumokokken van een bepaalde stam samen kweekt met een andere stam dat de eigenschappen (de samenstelling van het suikerkapsel) van de ene op de andere bacterie overgedragen kunnen worden. Daarvoor had hij zelfs geen levende bacteriën nodig, zelfs met het nucleïnezuur ging dat ook. Zo heeft Avery dus voor het eerst aangetoond dat DNA de drager is van erfelijke eigenschappen. In die tijd een revolutionaire vinding,omdat iedereen toen nog dacht dat eiwitten de drager waren van erfelijkheid. Gelukkig heeft hij voor zijn werk een flink aantal onderscheidingen gekregen, waaronder de Lasker Award in 1947. De Lasker Award is een soort voorportaal voor de Nobelprijs.

Oswald Avery overleed in 1955, nét voordat er belangstelling kwam voor DNA-onderzoek. Een paar jaar na zijn dood kregen andere wetenschappers wel de Nobelprijs voor hun onderzoek naar DNA. Avery is verschillende keren voorgedragen, maar nooit interessant genoeg gevonden toen hij nog leefde. De Nobelprijs wordt alleen aan levenden toegekend. De enorme impact van zijn wetenschappelijk werk, zowel DNA als pneumokokken vaccins, heeft hij helaas zelf niet meer mogen meebeleven.

Eeuwige jeugd en een beter immuunsysteem door sperma slikken

De populaire pers smult van wetenschappelijk onderzoek met een seksueel tintje. Zoals het onderzoek van dr. Eisenberg en medewerkers dat gepubliceerd werd in Nature Cell Biology, een hoogstaand wetenschappelijk tijdschrift. Deze onderzoekers hebben het effect van spermidine op de overleving van fruitvliegjes en gekweekte muizencellen bestudeerd. In dezelfde publicatie is ook onderzocht of lymfocyten in een reageerbuis beter overleven met spermidine. Het antwoord op alle vragen was: ja, met spermidine gaat alles beter. Spermidine is een zogenoemd polyamine. Het is noodzakelijk voor allerlei processen in de cel en is daarom ook aanwezig in alle levende cellen. Meer dan 50 jaar geleden werd spermidine als eerste ontdekt in sperma, en daar stamt de naam ook vanaf.

Na het bekend worden van het onderzoek van Eisenberg verschenen er meteen tientallen publicaties, allemaal met suggestieve titels zoals boven deze blog. Twee vragen komen hierbij op:

1. Wat is de betekenis van dit onderzoek voor het verouderingsonderzoek en de immunologie?
2. Kloppen de getallen?

Laten we met de getallen beginnen. De fruitvliegjes van Eisenberg leefden langer wanneer ze suikerwater te drinken kregen met daarin een concentratie van 10 millimolair spermidine, en dat is evenveel als 1,45 gram spermidine per liter. Menselijk sperma bevat 3.3 milligram spermidine per gram. Enig rekenwerk leert dat als wij fruitvliegjes zouden zijn, we per dag ruim 1 liter sperma zouden moeten drinken. Zelfs als je het lekker zou vinden, is dat toch wat veel. Er zijn gelukkig ook andere voedingsmiddelen met spermidine. In feite bevat zelfs ieder voedinsgmiddel spermidine, maar koplopers zijn grapefruit en zuurkool. Toch zou je iedere dag 3 kilo grapefruit moeten eten om dezelfde voordelen als fruitvliegjes te behalen. Nog een opmerking over mogelijke gezondheidsclaims voor sperma. Sperma bevat naast spermidine nog andere amines zoals putrescine en cadaverine. De naam van dat laatste belooft niet veel goeds en dat is het ook niet. Bij hoge doses is het toxisch. Uit oogpunt van de algemene gezondheid zijn er dus weinig argumenten om sperma te slikken.

De interactie tussen sperma en het immuunsysteem is complex. Tijdens de zwangerschap mag het immuunsysteem van moeder het embryo, dat immers half lichaamsvreemd is, niet afstoten en dat gebeurt (meestal) ook niet. Is er dan geen contact tussen embryo en immuunsysteem van moeder? Jawel, trofoblastcellen uit de placenta maken in de baarmoeder intensief contact met cellen van moeder, ook met cellen van het immuunsysteem. Er vindt geen afstotingsreactie plaats omdat het immuunsysteem van moeder tolerant is geworden voor de cellen van het embryo. Immunologische tolerantie is een ingewikkeld mechanisme waarbij de T-lymfocyten van moeder de cellen en eiwitten van het embryo herkennen en geactiveerd worden tot zogenoemde regulatoire T-lymfocyten. Deze regulatoire T-lymfocyten onderdrukken het immuunsysteem zodanig dat het embryo niet wordt afgestoten. Immunologische tolerantie is dus een actief proces (“ik zie je wel maar ik doe niets”). Dit proces start al bij de conceptie. Zaadvloeistof bevat eiwitten die het immuunsysteem op gang brengen en waardoor regulatoire T-lymfocyten worden gevormd. Wanneer het opwekken van immunologische tolerantie niet goed verloopt, en het immuunsysteem van moeder juist actief gaat reageren, dan kan dat leiden tot onvruchtbaarheid. Het complexe samenspel tussen sperma en immuunsysteem van moeder laat zich niet zo gemakkelijk vertalen in smeuïge krantenkoppen, maar dankzij het soort onderzoek van Eisenberg komt er hopelijk ook meer aandacht voor de immunologie van vruchtbaarheid en onvruchtbaarheid .

Brandblussers

Wanneer het immuunsysteem in actie moet komen om een infectie met een micro-organisme op te ruimen dan gaat dat gepaard met ontsteking. Een ontstekingsreactie kan ook optreden als gevolg van tal van andere beschadigende prikkels. Bijvoorbeeld schadelijke immunologische reacties (zoals allergieën en auto-immuunziekten), trauma, ‘vreemde lichamen’ (zoals splinters of hechtmateriaal dat gebruikt wordt bij operaties), fysische schade (verbranding, bevriezing, bestraling) en verschillende chemische stoffen. Ook als er lichaamscellen doodgaan, zoals bij een hartinfarct, komen daarbij stoffen vrij die aanleiding geven tot een ontstekingsreactie.

Een ontsteking is niet per definitie slecht. De Romeinse geleerde Celcus (niet te verwarren met de Zweed Anders Celsius) schreef al in zijn medische encyclopedie dat het ontstekingsproces tot doel heeft om het lichaam weer in een staat van gezondheid terug te brengen. Celcus leefde in de 1^ste eeuw (van 25 jaar voor tot 50 jaar na Christus) en hij beschreef ook de belangrijkste kenmerken van ontsteking: rubor (roodheid), calor (warmte), tumor (zwelling) en dolor (pijn). Pas 18 eeuwen later werd daar door de Duitse patholoog Virchow nog functio leasa (verstoorde functie) aan toegevoegd.

Een ontstekingsreactie begint met locale productie van stoffen zoals histamine, bradykinine en stikstof oxide. Deze stoffen zorgen voor een verwijding van de bloedvaten. De betere doorbloeding leidt tot roodheid (rubor) van het weefsel en door de betere doorbloeding ter plaatse zal de temperatuur (calor) hoger worden. De bloedvaten worden ook meer doorlaatbaar en vocht hoopt zich in het ontstoken weefsel op (tumor). Dit locaal oedeem kan pijnreceptoren activeren (dolor). De belangrijkste pijnsensatie wordt echter veroorzaakt door kininen die direct receptoren op zenuwuiteinden activeren. De pijn zal een belemmering vormen voor de beweeglijkheid (of anderszins de functie) van het betrokken lichaamsdeel. Het ontstekingsproces zelf draagt dus bij aan functiebeperking van het betrokken weefsel of orgaan (functio laesa), wat in geval van een infectie de verspreiding door het lichaam kan beperken.

Vrijwel iedereen kent uit eigen ervaring dat tijdens de ontstekingsreactie er ook onderdrukking van de eetlust optreedt. Dit kan worden toegeschreven aan de koorts. Bij een ontsteking wordt de stof interleukine 1 (IL-1) aangemaakt (zie ook Alle remmen los). IL-1 kan binden aan het temperatuur-regulatie centrum in de hersenen en zet als het ware de thermostaat een graadje hoger: koorts. Nu blijkt dat een andere ontstekingsbevorderende stof, interleukine 18 (IL-18), rechtstreeks de eetlust onderdrukt. Bij chronische ontsteking kan door het gebrek aan eetlust zelfs een toestand van ondervoeding ontstaan.

Hoewel een ontstekingsreactie uiteindelijk een gunstige reactie is, en daarom niet zondermeer geremd moet worden, is met name de pijn (dolor) reden om in te grijpen. De middelen daarvoor waren al lang bekend voordat Celcus het verband tussen pijn en ontsteking ontdekte. Hippocrates heeft in de 5^de eeuw voor Christus de pijnstillende en koortsverlagende werking van gemalen schors van de witte wilg (Salix alba) beschreven. Tweeduizend jaar voor Christus stond op Soemerische kleitabletten al het gebruik van wilgenschors bij de behandeling van reuma opgetekend. Het heeft bijna vierduizend jaar geduurd voordat het actieve ingrediënt werd gezuiverd: salicylzuur, de basis voor het aspirientje.
Soms gaat de ontwikkeling van de wetenschap wel heel erg langzaam. Aspirine is een heel krachtige ontstekingsremmer, brandblusser dus eigenlijk. Bij het blussen van de brand ontstaat er soms toch aanzienlijke waterschade, reden dus om er voorzichtig mee om te springen.