Apen in de kou

Op ijs gezette bavianen na uren tot leven gewekt: het klinkt alsof de wetenschap ons zelfs na de dood niet meer met rust zal laten. Amerikaanse wetenschappers hebben als leven-opwekkend wondermiddel een stofje met de naam Hextend in de strijd geworpen.

Het Amerikaanse bedrijf BioTime dat Hextend op de markt brengt, heeft deze naam treffend gekozen: het Engelse woord 'extend' betekent 'rekken'. De naam moet letterlijk worden genomen: volgens de Britse krant Sunday Times claimt BioTime zelfs dat door toevoeging van antivries aan Hextend straks menselijke lichamen kunnen worden ingevroren bij min 196 graden Celsius, de temperatuur van vloeibare stikstof.

Patiënten met ernstige medische problemen voor wie nu nog geen genezing mogelijk is, zouden dan kunnen worden diepgevroren tot het moment dat de medische wetenschap ver genoeg is gevorderd.

Je zou je zelfs kunnen voorstellen dat je je op het eind van je leven puur uit nieuwsgierigheid laat invriezen. Een paar eeuwen later laat je je weer ontdooien, om met eigen ogen te kunnen aanschouwen hoe de wereld er dan uit ziet. Ruimtewetenschappers zouden in Hextend mogelijkheden zien om mensen over afstanden van lichtjaren in de ruimte te laten reizen. De science fiction-schrijver Isaac Asimov had geen beter scenario kunnen bedenken.

Het experiment met de bavianen is op zich helemaal niet ingewikkeld. Een aap wordt eerst verdoofd en vervolgens gewikkeld in een koeldeken waar ijswater doorheen stroomt. Als het dier tot één graad boven het vriespunt is afgekoeld, wordt zijn bloed volledig vervangen door ijskoud Hextend.

Aan het plasmavervangingsmiddel dat door een externe pomp in het apenlichaam wordt rondgepompt, wordt voortdurend zuurstof toegevoegd. Na uren krijgt het proefdier zijn eigen bloed terug en wordt hij weer opgewarmd. Volgens BioTime loopt de baviaan - die uiteraard niet echt dood is geweest - naderhand weer springlevend rond.

“De bloeddoorstroming in het lichaam kan bij normale lichaamstemperaturen slechts voor zeer korte tijd worden onderbroken”, verklaart het Amerikaanse farmaceutische bedrijf op zijn Internet-website de bedoelingen van het dierexperiment. “Kwetsbare organen - met name de hersenen - worden bij een tekort aan zuurstof zeer snel beschadigd. Bij lagere temperaturen verbrandt het lichaam minder, en heeft het minder zuurstof nodig. Sommige operaties kunnen daardoor het best bij lage temperaturen worden uitgevoerd. Met onze experimenten bekijken we of dat kan bij temperaturen net boven nul.”

Als patiënten tot net boven het vriespunt zouden worden afgekoeld en er verder niets zou gebeuren, zouden hun bloedvaten verstopt raken. Dat bloed wordt namelijk te stroperig, zelfs als het zou worden verdund. Op dit moment worden hart- en hersenfuncties bij temperaturen tussen de 15 en 20 graden Celsius gedurende hooguit één uur stilgelegd.

Voor veel ingewikkelde operaties is dat lang niet genoeg, die duren meestal uren. Al jaren voert BioTime met toenemend succes experimenten uit met afgekoelde hamsters, honden en apen. Klinische experimenten met mensen liggen in het verschiet. Het bedrijf hoopt en gelooft dat Hextend straks bloed-loze operaties bij lage temperaturen mogelijk zal maken, zoals open-hartoperaties en de verwijdering van tumoren uit hersenen, hoofd, nek of hart.

Hoe revolutionair is dit vervangingsmiddel voor bloedplasma eigenlijk? In de literatuur is al snel te vinden dat Hextend bekend staat onder de meer algemene naam 'hetastarch'. 'Starch' staat voor zetmeel, in dit geval afkomstig uit sorghumgierst, een Afrikaanse graansoort.

Zetmeel bestaat uit vertakte suikerketens. Dit natuurproduct kan - zoals dat deftig heet - chemisch worden gemodificeerd, wat wil zeggen dat er chemische zijgroepen aan het zetmeel worden gekoppeld. Door het aantal en de soort zijgroepen te variëren, kunnen scheikundigen het stofje de gewenste eigenschappen geven. Het resultaat is een semi-synthetische verbinding: half natuurlijk, half door de mens gemaakt.

Hextend ofwel hetastarch is niet van vandaag of gisteren. “Wij kennen hetastarch onder de naam hydroxy-ethyl-zetmeel”, zegt ziekenhuisapotheker Henri Brandenburg van het Academisch ziekenhuis Leiden zonder aarzeling. Hij weet te melden dat dit soort zetmeel-verbindingen al sinds 1972 over de gehele wereld worden verkocht. Brandenburgs computer spuwt tientallen pagina's met voor artsen en apothekers relevante informatie over het stofje uit.

VERVOLG OP PAGINA 14

Apen... VERVOLG VAN PAGINA 13

Zoals gezegd is Hextend een plasmavervanger. Naast de rode en witte bloedcellen en de bloedplaatjes kent bloed een aantal andere belangrijke bestanddelen. Worden de bloedlichaampjes en bloedplaatjes uit het bloed verwijderd, dan blijft een gelige, ietwat stroperige vloeistof over: het bloedplasma. Het zijn de bloedeiwitten - met als belangrijkste vertegenwoordiger albumine - die plasma zijn kleur en stroperigheid geven.

Albumine trekt als het ware vocht uit het omringende weefsels de bloedbaan in, waardoor het bloed voldoende volume heeft. Met te weinig albumine in de bloedbaan - zoals bij zware bloedingen - komt er te weinig vocht in de bloedvaten terecht en raakt het lichaam in een shocktoestand. Dan moet extra plasma worden toegevoegd.

Menselijk albumine om donorplasma mee te maken is duur. Bovendien bestaat er besmettingsgevaar met hepatitis- of aids-virussen. Als de nood aan de man is, blijken zetmeelverbindingen als hydroxy-ethyl-zetmeel albumine prima te kunnen vervangen. Kunstplasma op basis van gemodificeerd zetmeel is relatief goedkoop. Verder is er geen enkel gevaar voor besmetting met levensbedreigende virussen. Tot slot is het lichaam in staat zetmeel af te breken en via de urine uit te plassen.

Vanwege al deze voordelen worden de zetmeelverbindingen op grote schaal gebruikt als bloedplasma-vervangingsmiddelen bij tal van aandoeningen, zoals ernstige bloedingen tijdens operaties, bij verbrandingen, bloedvergiftiging, zware weefselschade en tijdens beenmergtransplantaties. “Vrijwel alle intensive care-eenheden in de Nederlandse ziekenhuizen gebruiken dergelijke zetmeel-plasmavervangers”, zegt Arjen Nederstigt, transplantatie-coördinator van het Academisch ziekenhuis Maastricht.

Een van de toepassingen van plasmavervangingsmiddelen is het goed houden van te transplanteren organen. Een donor-orgaan kan worden afgekoeld en met een ijskoude oplossing van hydroxy-ethyl-zetmeel en verschillende andere bestanddelen worden doorgespoeld. Op het geijkte moment kunnen hart, longen, nieren of lever worden verwijderd en naar de ontvanger worden gestuurd.

Arjen Nederstigt heeft zelf ruime ervaring met hydroxy-ethyl-zetmeel als plasmavervanger. “Wij gebruiken pentastarch, een chemisch broertje van hetastarch, om donor-organen mee te preserveren”, zegt hij. “Alle organen die voor donatie worden klaargemaakt, doorspoelen we met koude preservatie-vloeistoffen waarin zetmeelverbindingen zitten.”

Hoewel Nederstigt voorzichtige vraagtekens zet bij operaties bij zeer lage temperaturen - “Bij onderkoeling nemen complicaties toe”, vertelt hij - kan hij op zich heel goed geloven dat dit soort toepassingen van Hextend en andere zetmeelverbindingen in het verschiet ligt.

Aan de eerdergenoemde science fiction-verhalen valt echter weinig geloof te hechten, vindt ook Nederstigt. Mensen invriezen bij min 196 graden Celsius? Dat lukt hoogstwaarschijnlijk nooit. Kleine menselijke onderdelen zoals stukjes te transplanteren huid of spermamonsters zijn nog wel supersnel in vloeibare stikstof in te vriezen zonder dat ze door ijskristalvorming beschadigd worden. Dat is dagelijkse praktijk.

Als een compleet menselijk lichaam wordt ingevroren, lukt dat nooit snel genoeg. Er zullen altijd ijskristallen worden gevormd die als vlijmscherpe lancetmesjes de celwanden zullen doorboren. En een techniek om elke lichaamscel van antivries te voorzien, zal waarschijnlijk nooit worden uitgevonden. Nee, voorlopig zullen we onze nieuwsgierigheid naar hoe de wereld er in het jaar 3000 uit zal zien niet kunnen bevredigen. Isaac Asimovs scenario mag nog even in de ijskast.