REPORTAGE

Kan de mens in winterslaap?

'Dit experiment is misschien eerste stap naar een ruimtereis naar Mars'

Als de mens toch ook eens een winterslaap kon houden. Dat zou een uitkomst zijn voor astronauten of ernstig zieken die wachten op een operatie. Kan het? Een Groningse farmacoloog denkt van wel.

Een van de goudhamsters die Rob Henning in winterslaap brengt. Beeld Harry Cock / de Volkskrant

'Misschien', zegt hoogleraar farmacologie Rob Henning, 'is dit experiment wel de eerste stap naar een verre ruimtereis naar Mars.' Hij aait twee goudhamsters die uitgeteld naast een grote berg voedsel liggen in een verwarmd laboratorium aan de Rijksuniversiteit Groningen. Het ene diertje snuffelt aan zijn vinger, het andere rolt zich op in het zaagsel en sluit zijn ogen. 'We zijn ze aan het opvetten voor de winter', zegt Henning. 'Nu doen ze alleen nog korte dutjes. Straks zullen ze in winterslaap gaan en dan begint ons onderzoek echt.'

Bij het zien van een hamster zullen de meeste mensen niet meteen aan verre ruimtereizen denken. Maar Henning kijkt verder dan het knuffelbare uiterlijk van de huisdieren. Onderhuids gedragen goudhamsters zich als een soort superhelden tijdens hun winterslaap. Ze blijven maandenlang fit zonder te eten of te bewegen. 'Dat zou een uitkomst zijn voor astronauten op een lange ruimtereis', zegt Henning. 'Maar ook voor ernstig zieke patiënten die bijvoorbeeld wachten op een operatie.'

Starend naar de slapende hamster, stelt hij zich een mens voor die weken, maanden, of jaren onder zeil zou zijn. 'Dat is uiteindelijk mijn doel: een winterslaap opwekken bij mensen.' Henning zegt het zonder blikken of blozen, maar zijn woorden klinken wat sciencefictionachtig voor een wetenschapper. Is het lichaam van een mens niet totaal ongeschikt voor een winterslaap? En hoe zou de lichaamstoestand van een hamster überhaupt moeten worden opgewekt in ons lijf?

Slowmotion

Winterslaap, ook wel torpor genoemd, is een mysterieuze biologische spaarstand die dieren inschakelen bij een tekort aan voedsel.

Het lichaamsproces uit zich bij alle soorten op ongeveer dezelfde manier - of het nu hamsters, beren of eekhoorns zijn. 'Hun bloed gaat heel langzaam stromen, de lever en darmen stoppen vrijwel volledig met werken en daardoor gaat ook hun hart in slowmotion kloppen', aldus Henning.

Niet alleen hun stofwisseling vertraagt, ook de 'thermostaat' van winterslapers gaat op een laag pitje. 'Hoeveel ze afkoelen, verschilt per dier, maar de lichaamstemperatuur van onze hamsters daalt bijvoorbeeld tot 6 graden celsius.'

Vreemd genoeg heeft de energiebesparingsstand geen schadelijke gevolgen voor het lichaam. Het bloed van de hamsters klontert bijvoorbeeld niet, ondanks hun trage bloedsomloop. 'Ze krijgen nooit trombose zoals wij mensen.' En hoewel ze zich soms maandenlang niet bewegen, blijft hun spiermassa intact. 'Vooral dat zou astronauten helpen, want die verliezen veel spierkracht in de ruimte en moeten uren per dag trainen om dat tegen te gaan.'

Een hamster in winterslaap krijgen is een koud kunstje. In het laboratorium van Henning staan tientallen kooien met knaagdieren, die binnenkort allemaal in een koelcel worden geplaatst waarin ze geen voedsel meer krijgen. 'Ze gaan bij die omstandigheden vanzelf in torpor.' Toch is het gissen waar de 'winterslaapschakelaar' precies zit in hun lichaamscellen. Henning gaat de dieren tot op hun dna doorlichten tijdens hun winterslaap. Hij zal regelmatig wangslijm bij ze afnemen. 'Pas als we precies weten hoe de spaarstand in hun lichaam wordt opgewekt op celniveau, kunnen we het proces eventueel kopiëren naar mensen.'

Slapen als een marmot

De uitdrukking 'slapen als een marmot' heeft betrekking op de winterslaap van de alpenmarmot. Deze duurt het langst van alle winterslapers.
De dieren gaan maarliefst acht maanden in torpor, van oktober tot mei.
Tijdens hun winterslaap halen ze slechts twee tot drie keer per minuut adem.
Hun hartslag vertraagt van 120 slagen naar 3 slagen per minuut.

Allemaal een winterslaap

Het idee om winterslaap te 'transplanteren' naar nieuwe soorten, is biologisch gezien minder vergezocht dan het lijkt. Torpor komt namelijk al voor bij de meest uiteenlopende diersoorten en klassen. Van schildpadden tot vleermuizen, slangen tot nachtzwaluwen en prairiehonden tot ijskabeljauwen; ze houden allemaal een winterslaap. Er bestaat zelfs een primaat die in torpor gaat. In 2004 ontdekten Duitse wetenschappers dat de op Madagascar levende vetstaartkatmaki zich gedurende het regenseizoen wekenlang schuilhoudt in holle boomstammen. De lemur vertraagt zijn stofwisseling en laat zijn lichaamstemperatuur soms zakken naar slechts 10 graden Celsius.

Het gedrag van de aapachtige stemt Henning hoopvol over een menselijke winterslaap. 'Lemuren staan niet zo ver van ons af in de evolutie, wie weet deden onze verre voorouders ook wel een soort winterslaap. Misschien zitten er zelfs nog restjes van een torpormechanisme in de moderne mens.'

Henning kwam in 2012 min of meer per ongeluk een 'winterslaapstof' op het spoor die ook in het menselijk lichaam aanwezig is. Een van zijn studenten vergat een bakje met hamstercellen uit de koelkast in zijn laboratorium te halen. Normaal gesproken is zo'n koelperiode een garantie voor de snelle dood van een kweekje. Door de kou worden er in cellen extra veel zuurstofradicalen geproduceerd, agressieve moleculen die onherstelbare schade aanrichten.

Het kweekje van hamstercellen was na een week echter nog springlevend. Wel kwam er een rotte-eierenlucht vanaf, een teken van de aanwezigheid van waterstofsulfide. Wat bleek? De cellen hadden zich in leven gehouden door de productie van deze stof die ook in vrijwel alle organen van mensen wordt aangemaakt.

'Waarschijnlijk legt waterstofsulfide de stofwisseling stil in de cellen van winterslapers', aldus Henning. 'Ik vraag me af wat er zou gebeuren als je de natuurlijke productie van deze stof in het menselijk lichaam zou stimuleren. Zou je dan ook een soort winterslaapachtige toestand ontketenen? Ik sluit het niet uit.'

Avatar

Een varken in winterslaap

Experimenten met mensen zijn voorlopig niet aan de orde. Maar wetenschappers aan de universiteit van Alaska zetten binnenkort wel een eerste stap in die richting: ze zijn van plan om een varken in winterslaap te brengen. 'We denken dat het mogelijk is, ook al gaan varkens van nature niet in torpor', laat biologe Kelly Drew per telefoon weten. Ze heeft haar hoop gevestigd op adenosine, een stof die ook voorkomt in het brein van mensen. 'De aanmaak van adenosine zorgt ervoor dat je gedurende de dag steeds slaperiger wordt.'

De stof is ook aangetroffen in het brein van winterslapers. In 2011 slaagde Drew er al in om grondeekhoorns onder zeil te brengen door de productie van adenosine in hun hersenen met een speciaal middel te stimuleren. De dieren vielen niet alleen in slaap, maar hun lichaamstemperatuur daalde ook sterk. 'Het was alsof ze in torpor gingen, maar dan op commando', zegt ze.

Of dat bij varkens net zo makkelijk gaat, is afwachten. De dieren kunnen minder goed tegen kou dan eekhoorns. Daarom zullen de wetenschappers ze in slaap brengen in een ruimte die even warm is als hun lichaam: 38 graden Celsius. 'Alleen dan kun je hun interne lichaamsverwarming op een laag pitje zetten, zonder dat ze onderkoeld raken', aldus Drew. 'Als je dit ooit bij mensen wilt doen, zou het op dezelfde manier moeten, want wij kunnen ook slecht tegen onderkoeling.'

Een menselijke staat van torpor gaat het voorstellingsvermogen van de meeste biologen te boven. Fysiologe Katja Teerds van de Universiteit van Wageningen ziet meer toekomst in het 'stelen' van afzonderlijke biologische mechanismen van winterslapers. Vooral de invloed van waterstofsulfide op celkweekjes vindt ze interessant. 'Misschien kunnen we organen voor transplantatie wel langer bewaren met behulp van die stof.' Ook het anti-bloedstollingseffect van winterslaap biedt volgens haar perspectief. 'Het zou kunnen leiden tot een medicijn tegen trombose.'

2001: A Space Odyssey

Geen mensen

Voor een volledige winterslaap acht ze het menselijk lichaam niet geschikt. 'Op basis van één primaat die in winterslaap gaat, kun je niet veronderstellen dat wij het ook kunnen.' Ze wijst op gorilla's en chimpansees. 'Die zijn nauwer aan ons verwant en gaan nooit in torpor.'

Ton Coenen, emeritus hoogleraar biologische psychologie aan de Radboud Universiteit, kan zich een afkoeling tot een graad of 30 nog wel voorstellen. 'Dan kopieer je de winterslaapstijl van beren, die worden niet ijskoud. Dat zouden we op zichzelf wel overleven.' Maar het proces van afkoelen en weer opwarmen brengt volgens hem grote risico's met zich mee voor de menselijke hersenen. Eiwitten in de hersenen kunnen door de temperatuurverschillen gaan 'opkrullen'. 'Dat blijkt uit onderzoek bij beren. De eiwitten veranderen als het ware van vorm.'

Beren lijken daar tegen te kunnen. Maar menselijke hersencellen zouden volgens Coenen beschadigd raken door die van vorm veranderende eiwitten. 'Het lijkt erg op wat er bij de ziekte van Alzheimer gebeurt, de eiwitten vernielen hersencellen.'

Psychologisch gezien lijkt het hem ook geen pretje om in torpor te gaan. De term winterslaap is namelijk bedrieglijk. 'Beren zijn waarschijnlijk gedeeltelijk bij bewustzijn tijdens hun winterslaap. Het is de vraag of je dat als mens wilt meemaken.'

Over ongemak voor winterslapende mensen maakt Rob Henning zich geen zorgen. 'We weten niet hoe mensen zich zullen voelen tijdens een winterslaap. Als het erg onprettig is, zou je ze altijd een slaapmiddel kunnen toedienen.'

Voor het afkoelen en opwarmen van een menselijk brein is hij ook niet bang. Hij wijst op gevallen van mensen die lange tijd overleefden in extreme kou. Zo kwam de Zweedse Anna Bagenholm in 1999 na een ski-ongeluk onder het ijs terecht in een rivier in Narvik. Volgens het Britse medische tijdschrift The Lancet daalde haar lichaamstemperatuur tot 13,7 graden Celsius en kreeg ze een hartstilstand. Pas na anderhalf uur werd ze bevrijd en weer opgewarmd. Toch overleefde ze zonder hersenschade. 'Dat biedt hoop voor een winterslaap', aldus Henning.

Winterslaap in films

De bekendste Hollywoodfilms waarin 'winterslapende' ruimtereizigers zijn te zien:

2001: A Space Odyssey (Stanley Kubrick, 1968) - drie wetenschappers worden in winterslaap gebracht voor een trip naar Jupiter.
Pandorum (Christian Alvart, 2009) - Twee ruimtereizigers ontwaken uit een winterslaap in een ruimteschip zonder dat ze zich hun identiteit herinneren.
Avatar (James Cameron, 2009) - Hoofdpersoon James Sully gaat in winterslaap tijdens zijn reis naar de maan Pandora.
Interstellar (Christopher Nolan, 2014) - Diverse astronauten gaan in 'cryosleep' op zoek naar een bewoonbare tweede aarde. Hollywoodster Matt Damon winterslaapt volgens het verhaal zelfs 35 jaar non-stop.

ESA

Medestanders heeft de Groningse wetenschapper genoeg. Hij zit in een denktank van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA, die zich tot doel heeft gesteld om winterslaap bij astronauten mogelijk te maken. 'Er zijn veel biologen die geloven dat het kan', zegt hij. 'Misschien moeten we ons inderdaad eerst richten op afzonderlijke mechanismen. Maar ik geloof dat het binnen tien jaar mogelijk zal zijn om iemand in torpor te brengen.'

Een van de meest interessante winterslaapbijwerkingen voor astronauten is hij op het spoor in zijn nieuwe studie. Hamsters lijken bij het ontwaken uit hun winterslaap schade aan hun dna te repareren.

'Vlak nadat de dieren uit torpor zijn gekomen, zijn hun dna-strengen beschadigd, waarschijnlijk door de lange inactiviteit', zegt Henning. 'Maar een paar uur na het ontwaken is alles weer geheeld. We willen weten hoe ze dat doen.'

Aangezien astronauten in de ruimte vergelijkbare dna-schade oplopen door kosmische straling, zou een torpor hen misschien kunnen beschermen tijdens hun reis. 'Een winterslaap zou voor hen op zo veel gebieden een uitkomst zijn.'

Dan tempert hij zijn eigen enthousiasme. Bezorgd kijkt hij naar de hamsters in de kooien, die steeds actiever worden. 'Ze reageren op onze aanwezigheid.' Zachtjes loopt hij het knaagdierenverblijf uit. 'Het is beter om even ergens anders te gaan praten', zegt hij, terwijl hij de deur dichttrekt. 'Ze moeten nu echt tot rust komen voor hun winterslaap.'

Interstellar
Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@volkskrant.nl.