Zo ziet de dood eruit: wetenschappers 'filmen' het einde in ons lichaam

De genen: één laatste 'vreugdevuur'

Na de dood zijn uw cellen nog een tijd actief. Sterker nog: ze zijn veel langer actief dan gedacht, ontdekten wetenschappers aan de Washington University in Seattle. In de meeste cellen stopt de genactiviteit ongeveer een etmaal na de dood, maar sommige houden het tot vier keer zo lang vol. Het is alsof de cellen zich na de dood gen per gen verdedigen tegen het onvermijdelijke.

Tijdens dat proces zijn er ook genen die plots 'tot leven' komen. Namelijk die genen die ooit de ontwikkeling van de foetus gestuurd hebben en nadien uitgeschakeld werden. Wanneer de zuurstof in het organisme schaars wordt, activeren zich genen die iets aan dat probleem proberen te doen. Tevergeefs, natuurlijk. Ook genen die vaak actief zijn bij patiënten met kanker manifesteren zich nog na de dood. Net als – in een later stadium – genen die de oprukkende bacteriën (uit de darmen) te lijf moeten gaan.

Geconfronteerd met te weinig zuurstof en oprukkende bacteriën zijn er cellen die een soort 'zelfmoord' plegen. De andere ontploffen. Uiteindelijk stopt alle activiteit. Het laatste vreugdevuur.

De cellen: Een ontploffing, en dan wordt alles blauw

Biogerontoloog David Gems en zijn team van het London University College bestuderen het verouderingsproces aan de hand van een wormpje van 1 millimeter groot: de Caenorhabditis elegans - C. elegans voor de vrienden. Een ideaal modelorganisme om veroudering, mutaties en de dood te bestuderen omdat het niet groot is, zich snel en veel voortplant en slechts twee à drie weken leeft. Bovendien is zijn genoom bekend, net als alle cellen en hun functies. Ten slotte is het wormpje transparant, wat observaties zeer makkelijk maakt.

Bij hun studies naar de veroudering merkten de wetenschappers dat de dood zich steeds op dezelfde manier verspreidt over het organisme van de C. elegans. Wat ook de doodsoorzaak is – ouderdom, een verwonding, stress – de dood zelf is een blauwe golf die zich van de kop af verplaatst. Dat komt omdat de cellen massaal calcium opnemen, 'ontploffen' en daarbij een blauwe fluorescerende kleur krijgen. Het calcium komt vrij, wordt opgenomen door de volgende cel en trekt zo verder. Het hele proces vindt plaats met een snelheid van 1 micrometer per seconde en duurt 15 minuten.

De hersenen: een explosieve brand

Onze hersenen zijn – letterlijk – van levensbelang. Ons hart kan stoppen met kloppen, maar het hartritme kan weer op gang gebracht worden. Een orgaan kan vervangen worden. Dit geldt niet voor de hersenen. De hersendood is de definitieve dood. Een hersendode kan niet meer zelfstandig ademhalen. Zijn lichaam kan de bloeddruk en lichaamstemperatuur niet meer regelen. Als de beademing van een hersendode stopt, sterven alle organen en weefsels snel af.

Tot nu toe had men de hersendood visueel enkel vastgesteld met elektroden op de hoofdhuid. De resultaten leken aan te geven dat de hersenactiviteit gewoon 'uitdoofde'. Maar bij negen patiënten met zware hersenletsels, die in het UZ Charité van Berlijn opgevolgd werden via elektroden ónder het hersenvlies en ín de hersenschors, werden ook na de dood verder gegevens verzameld – met toestemming van de nabestaanden. Via transilluminatie – een techniek met fel licht – kon de activiteit gefilmd worden.

Uitgeputte neuronen

Het resultaat is verbluffend. Meteen na de laatste hartslag – op het moment dat de bloeddruk drastisch daalt – zie je hoe de neuronen in álle delen van de hersenen álle activiteit staken. Alsof ze zich bewust worden van het probleem, en zo min mogelijk energie willen verbruiken. Dit kan tot twee à drie minuten duren. Indien de bloedcirculatie dan opnieuw op gang zou komen, is er geen schade. Maar op een zeker moment raken er neuronen uitgeput: ze geven de strijd op. Ze lossen massaal kalium en glutamaat, een neurotransmitter. Dit brengt een kettingreactie op gang. Met een snelheid van 50 micrometer per seconde trekt die door de hersenen. Geen flash. Maar een voortschrijdende golf van warmte en energie. Een soort explosieve om zich heen grijpende brand die de eigenlijke dood met zich brengt. Want het kalium is giftig en doodt de neuronen.

Kunnen we hierdoor nu langer leven?

Wie de dood begrijpt, kan ook het leven beter begrijpen. De ontdekkingen van de drie onderzoeksteams kunnen dus van onschatbare waarde blijken te zijn om mensen net langer te laten leven. Zo zouden patiënten in coma gebaat kunnen zijn bij de bevindingen over wat er in de hersenen gebeurt na de dood: mogelijk kunnen dokters snel reageren als de 'brand' begint en zo levens redden. "En sommige landen verklaren iemand al hersendood als er op een eeg-scan 4 minuten lang geen reactie is. Onze studie toont aan dat dat niet klopt", zegt onderzoeker Jens Dreier.

Wat er in de cellen gebeurt – de blauwe golf – zou dan weer de orgaantransplantatie vooruit kunnen helpen. "We zouden het vernietigende proces kunnen vertragen door een behandeling. Zo kunnen we waardevolle minuten winnen bij het bewaren van de organen", zegt biomedicus Alexandre Benedetto (Universiteit van Lancaster).

Nog van waarde bij orgaantransplantatie is de ontdekking over het 'vreugdevuur' in de genen. Kankergenen zijn vaak actief na de dood, en dat is volgens onderzoeker Peter Noble mogelijk de reden waarom mensen die een nieuw orgaan krijgen, vaker kanker krijgen. "Als we die genen voor de transplantatie kunnen uitschakelen, verminderen we misschien het risico op kanker."

De foto's werden gepubliceerd in het augustusnummer van het Franse maandblad Science et Vie.