De Topconsortia voor Kennis en Innovatie (TKI) hebben twee onderzoeksprojecten gesubsidieerd waarin de glycocalyx (suikerlaag) een essentiële rol speelt. Johan van der Vlag, nieronderzoeker in het Radboudumc die bij beide projecten is betrokken, over het onderzoek naar heilzame suikercoatings in de bloedvaten en de groeiende kennis van glycomics.

Aan de binnenkant van de bloedvaten zit een dunne laag endotheelcellen. Op die cellaag zit nog een ander, rafelig suikerlaagje geplakt. Dat is de glycocalyx, die uit heel veel verschillende suikermoleculen bestaat die met grote nauwkeurigheid zijn opgebouwd.

Aangetaste nierfunctie
“De glycocalyx is enorm belangrijk”, zegt Johan van der Vlag, nieronderzoeker in het Radboudumc. “Als die beschadigd raakt en niet goed meer functioneert, ontstaan er ontstekingen. In de niervaten, waar we dit hebben onderzocht, zie je dat eiwitten weglekken en de nierfunctie dus aangetast wordt.”

Suikerschaar
Van der Vlag en collega’s spoorden de moleculaire schaar op, die de suikerlaag beschadigt en kapot knipt. Het gaat om het enzym heparanase, dat uitsluitend voor dit knipwerk in de suikerlaag ontworpen lijkt te zijn. “Dat maakt heparanase tot een interessant en uniek doelwit voor medicijnontwikkeling”, zegt van der Vlag. “Door dat heparanase te remmen of uit te schakelen, kunnen we de schade aan de nieren misschien beperken.”

Voedingssupplement
Dat is precies wat het GLYCOTREAT-consortium onder leiding van Van der Vlag met 800.000 euro subsidie van het TKI wil doen. “Leiden gaat in dieren en later in mensen testen of een bepaald voedingssupplement de glycocalyx beschermt. Het effect meten we met kleine camera’s van GlycoCheck, die minutieuze veranderingen in bloedvaatjes onder de tong signaleren.”

Profielen zoeken
In Nijmegen wordt de glycocalyx vooral biochemisch op de pijnbank gelegd. Van der Vlag: “De glycocalyx bestaat uit miljoenen verschillende suikerstructuren, het is een onvoorstelbaar complex en dynamisch weefsel. Die structuren gaan we ophelderen en vastleggen in databanken. Op die manier hopen we kenmerkende suikerprofielen, ofwel biomarkers, te vinden. Deze kunnen aangeven of iemand gezond is, diabetes heeft of een groot risico loopt op beschadigde niervaten.”

Glycomics
In navolging van genomics, proteomics en metabolomics wordt voor deze aanpak de term glycomics gebruikt. Zijn de essentiële onderdelen van die suikerinfrastructuur eenmaal in kaart gebracht, dan is dat een prachtig uitgangspunt voor verder onderzoek. Van der Vlag: “We weten inmiddels dat de suikerlaag niet alleen door die schaar kapot wordt geknipt, maar dat ook ontstekingscellen een rol kunnen spelen. Misschien kunnen we specifiek suikerstructuren identificeren waarop die ontstekingscellen het hebben gemunt. En vervolgens een stofje zoeken dat de schadelijke werking van die ontstekingscellen blokkeert. Dan heb je een potentieel geneesmiddel in handen.”

Uitdagingen
Dat de glycocalyx kan bijdragen aan ziekte en gezondheid is inmiddels wel duidelijk. Van der Vlag: “We hebben niet alleen aangetoond dat beschadiging tot nierproblemen kan leiden, maar ook sterke aanwijzingen dat toevoeging van componenten van de glycocalyx nierschade kan verminderen. Daar liggen de uitdagingen van ons onderzoek.”

Dubbele membranen
Van der Vlag is ook betrokken bij NOVAMEM, een onderzoek van de Universiteit Twente dat eveneens door TKI wordt ondersteund. Van der Vlag: “Dit consortium werkt aan speciale dialysemembranen voor de nieren. De huidige membranen bestaan uit een enkel membraan en halen lang niet alle gifstoffen uit het bloed. Twente ontwikkelt een dubbele membraan waarin koolstof is opgesloten waarmee bijvoorbeeld de uremische toxines (gifstoffen) uit het bloed worden gefilterd. Nadeel is, dat het bloed in die membranen snel stolt en de filters dus snel verstopt raken.”

Kunstnier
Van der Vlag is bij dit project betrokken om te onderzoeken of een suikercoating met belangrijke bestanddelen uit de glycocalyx dat stollen en dichtslaan kan uitstellen of misschien zelfs voorkomen. “Daar hebben we nog een hele weg te gaan”, zegt hij, “maar als dat lukt zou het membraan wel een grote stimulans zijn voor de verdere ontwikkeling van een draagbare kunstnier.”

Bron: Radboudumc