Natuurlijke selectie in de baarmoeder kan latere gezondheidsproblemen verklaren

De omstandigheden waarin een embryo groeit in de baarmoeder drukken levenslang een stempel op de gezondheid. Tot nu toe dachten wetenschappers dat embryo’s reageren op zware omstandigheden door hun DNA ‘bewust’ anders af te stellen. De Nederlandse en Zweedse onderzoekers stellen nu een totaal nieuw alternatief voor. In plaats van te worden geprogrammeerd door de omgeving, kunnen willekeurige verschillen in de afstelling van genen sommige embryo's een overlevingsvoordeel geven. De onderzoekers kwamen erachter dat mensen die verwekt werden tijdens de Hongerwinter van 1944-1945, een patroon hebben in de afstelling van hun genen dat je zou verwachten bij natuurlijke selectie in de baarmoeder. 

Groeien met minder voeding

De aanleiding voor dit onderzoek was de bevinding dat mensen die zijn verwekt tijdens de Hongerwinter vaker overgewicht, suikerziekte en meer bloedvetten hebben na hun zestigste levensjaar. Dit komt waarschijnlijk door blijvende veranderingen in de afstelling van hun genen, de epigenetica. “We weten dat een gebrek aan voedingsstoffen de overlevingskansen van een embryo verkleint. Onze studie laat zien dat embryo’s beter overleven als ze geluk hebben met de afstelling van hun genen, waardoor ze kunnen groeien met minder voedingsstoffen. Maar diezelfde afstelling zorgt later in het leven juist voor gezondheidsproblemen”, aldus Bas Heijmans, epigeneticus aan het LUMC.

Computermodel

Om het verband tussen de epigenetische afstelling en overleving van de embryo’s te begrijpen, haalden de onderzoekers inspiratie uit de evolutietheorie. Die zegt dat individuen die dankzij toevallige mutaties beter zijn aangepast aan hun omgeving, een grotere kans hebben om te overleven.

Uit een computermodel blijkt dat toevallige epigenetische verschillen tussen embryo’s onvermijdelijk zijn. Sommige van die verschillen kunnen een embryo een grotere kans geven om zware omstandigheden in de baarmoeder te overleven. Dit principe is een logische verklaring voor de epigenetische verschillen bij de generatie die werd verwekt tijdens de Hongerwinter. “We hebben altijd moeite gehad om uit te leggen hoe embryo's in staat zouden zijn om specifieke epigenetische kenmerken te veranderen in reactie op voeding. Het is fascinerend om te zien dat natuurlijke selectie van willekeurige epigenetische aanpassingen zo’n goed passende verklaring is”, aldus Tobias Uller, evolutiebioloog aan de University van Lund.

Gezond maakt nog niet ‘fit’

Veel van de gezondheidseffecten van de Hongerwinter komen pas laat in het leven tot uiting, waarbij vooral degene die verwekt zijn tijdens de Hongerwinter het meeste risico lopen. “Deze bevindingen worden vaak geïnterpreteerd als bewijs dat de foetus zich aanpast aan de omstandigheden in de baarmoeder en dat men een hoger risico loopt om ziek te worden als de omstandigheden later in het leven verbeteren. Onze studie wijst op een mogelijk ander mechanisme,” stelt professor Lumey, epidemioloog bij Columbia University en hoofdonderzoeker van de Hongerwinterstudie.

“Fitheid, in de zin van gezond zijn, geeft geen informatie over welk evolutionair mechanisme actief is. De data die we nodig hebben om dit normaal te concluderen zijn niet te verzamelen bij moderne mensen. Enige behoedzaamheid is dus belangrijk. Dit soort ‘voorspellende’ adaptatie van een foetus komt weliswaar overal in het dierenrijk voor, maar er zijn genoeg soorten waarin dat nooit geëvolueerd is,” legt Joost van den Heuvel, evolutionair bioloog bij Wageningen University & Research, uit. “In de groep van prof. Bas Zwaan gebruiken we verschillende computersimulaties om te onderzoeken of, en hoe, dit soort mechanismen ontstaan. De belangrijkste nieuwigheid van de huidige studie is dat we juist data die wel te verzamelen zijn in mensen hebben kunnen gebruiken om toch een onderscheid te kunnen maken tussen adaptatie enerzijds en selectie anderzijds.”

Een lange weg

Het onderzoeksteam leerde elkaar kennen via grote Europese samenwerkingsprojecten.  Vele discussies over al de mogelijke verklaringen leidde tot de nieuwe hypothese. “Het werk is echt multidisciplinair en laat zien dat de evolutiebiologie, en de methodes die daarin gebruikt worden, relevant en toepasbaar zijn op medische vraagstukken”, zegt Elmar Tobi, epigeneticus aan WUR. Het mechanisme is relevant voor de te verwachten effectiviteit van levensstijlinterventies vroeg in de zwangerschap, bijvoorbeeld bij vrouwen met een verhoogd risico op zwangerschapsdiabetes. In het geval dat de foetus zich aanpast, en dat deze aanpassing het risico op ziekte verhoogt, kun je door het voorkomen van ongunstige omstandigheden in de baarmoeder ziekte geheel voorkomen. Bij selectie op karakteristieken van een embryo die bij toeval ontstaan zal in het beste geval een verbetering van de uitkomsten optreden.

Prof. Bas Zwaan: “We wilden niet alleen deze hypothese formuleren, maar ook laten zien hoe je die zou kunnen testen, juist omdat het zo belangrijk is. Hierdoor duurde het even voordat we een journal hadden gevonden, want vreemd genoeg worden er maar zelden uitgewerkte hypotheses aangedragen en het paste daardoor niet 1-2-3 in een rubriek. We hopen dat het veld de uitdaging nu aangaat en onze hypothese staaft, of verwerpt, door met nieuwe ogen naar hun eigen data te kijken.”