Wetenschap - 19 september 2002

Ademnood geen reden voor aanleg bloedvaten vis

Ademnood geen reden voor aanleg bloedvaten vis

Zuurstofgebrek is bij vissenembryo's niet de aanleiding voor het aanleggen van hun bloedvaatstelsel. Toch heeft zuurstof waarschijnlijk wel een signaalfunctie bij de ontwikkeling van bloedvaten. In zijn promotieonderzoek bij de leerstoelgroep Experimentele zo?logie ontdekte bioloog ir Sander Kranenbarg en passant dat vissenembryo's in stilstaand water eigenlijk beter bolvormig kunnen zijn voor een goede zuurstofopname, en meer afgeplat in stromend water.

De inspiratie voor het promotieonderzoek kwam van de bekende tekening van de Duitse anatoom Haeckel waarin de ontwikkelingsstadia van een vis, een amfibie, een reptiel, een vogel en zoogdieren naast elkaar staan afgebeeld. De vroege embryo's van deze dieren lijken heel veel op elkaar, terwijl de verschillen aan het eind van de embryonale ontwikkeling zeer groot zijn. "Embryo's van gewervelde dieren ontwikkelen zich in een waterige omgeving. De vraag kwam daarom op hoe zo'n embryo tijdens de groei van voldoende zuurstof wordt voorzien, en of dat gekoppeld is aan de vorming van het bloedvaatstelsel", vertelt Kranenbarg. Een heel jong vissenembryo heeft nog geen hart en bloedvaten. De voor groei benodigde zuurstof wordt passief opgenomen vanuit het omringende water via diffusie. Diffusie is echter alleen geschikt voor korte afstanden. Als het embryo groeit, moet het op een gegeven moment een systeem voor zuurstoftransport aanleggen om niet in zuurstofnood te komen. Kranenbarg maakte gebruik van wiskundige modellen om de maximale grootte van de embryo's zonder zuurstoftransportsysteem te voorspellen. "Onze zebravisembryo's bleken al een bloedvatsysteem aangelegd te hebben zonder dat dit echt nodig is voor de zuurstofvoorziening. Je kunt ook zeggen dat de natuur een veilige marge heeft ingebouwd, door te zorgen dat de bloedvaten er al liggen, terwijl ze nog niet echt nodig zijn." Zuurstoftransport is geen belangrijke taak van het vroege bloedvatstelsel, maar misschien speelt zuurstof toch een regulerende rol in de ontwikkeling van de bloedvaten.

Kranenbarg: "Lage zuurstofconcentraties in het embryo activeren de afgifte groeifactoren, die ervoor zorgen dat bloedvaten gaan groeien op de plekken waar zuurstoftekort dreigt. Die cascade van processen is ook belangrijk bij de groei van tumoren. Onze bevindingen zijn daarmee niet alleen van theoretische belang, maar ook relevant voor kankeronderzoek."

Metingen met micro-elektroden in en rondom zebravisembryo's lieten zien dat met name de dooier verrassend goed zuurstof uit de omgeving kan opnemen. "Iedereen heeft altijd het idee dat die dooier er alleen maar is voor reservestoffen, maar misschien is zijn rol in de zuurstofopname wel even belangrijk. Embryonaal weefsel kan overigens toch al veel beter zuurstof opnemen dan weefsel van volwassen vissen."

Uit modelberekeningen leidt Kranenbarg af dat embryo's in snelstromend water beter af zijn met een platte vorm, terwijl in zeer langzaam stromend water de embryo"s beter bolvormig kunnen zijn. "Bij hoge stroomsnelheden is een platte vorm het gunstigst voor zuurstofopname. In de natuur zijn vissenembryo's daarom vrijwel altijd afgeplat, want wind en temperatuursverschillen zorgen altijd voor een minimale waterstroming. Als het water echt stil staat zouden het eigenlijk bolletjes moeten zijn", aldus Kranenbarg. | G.v.M.

Kranenbarg promoveerde cum laude op 4 september bij prof. Johan van Leeuwen, hoogleraar experimentele zo?logie, en prof. Jan Osse, emeritushoogleraar algemene dierkunde.

Re:ageer