Stofwisseling

Wat is stofwisseling?

De definitie van stofwisseling (of metabolisme) luidt: 'het totaal van alle chemische processen in een cel of organisme, waarmee complexe stoffen worden samengesteld en afgebroken en de groei en energieproductie in stand worden gehouden'. Elke levende cel, of het nu gaat om een afzonderlijke cel zoals een bacterie of een cel die deel uitmaakt van grotere organismen zoals een mens, heeft een stofwisseling. Vele duizenden onderling verbonden chemische reacties zorgen ervoor dat stoffen worden afgebroken en nieuwe stoffen worden aangemaakt om het lichaam of de cel te laten functioneren.

Verschilt de stofwisseling per organisme?

Ja, en gelukkig hebben veel virussen, bacterieën en parasieten een stofwisseling die verschilt van de stofwisseling van het menselijk lichaam. Op basis van deze verschillen worden effectieve medicijnen ontwikkeld.

Waarom is de stofwisseling belangrijk bij de ontwikkeling van nieuwe medicijnen?

De stofwisseling zorgt ervoor dat alle stoffen worden geproduceerd die een cel of een lichaam nodig heeft om te leven. De medicijnen die we innemen om ziekten te bestrijden of te voorkomen werken in op de stofwisseling van de cellen of het lichaam en zorgen ervoor dat ongewenste processen worden gestopt of veranderd. Hierdoor kunnen bijvoorbeeld virussen, bacterieën of parasieten die het lichaam hebben geïnfecteerd worden gedood of ongewenste (auto-)immune reacties bij auto-immuunziekten of transplantaties worden voorkomen. Vaak wordt ook de werking van de medicijnen veranderd door de stofwisseling van het lichaam. Deze werking van het medicijn is vaak opzettelijk in het medicijn aangebracht.

Normaal gesproken zouden medicijnen alleen moeten inwerken op één of meer ongewenste stofwisselingsprocessen in een cel of lichaam. Een goed antibioticum zou bijvoorbeeld alleen bacterieën moeten doden en niet de cellen van de persoon die het antibioticum inneemt. Meestal gaat het echter niet om een scherpe keuze tussen het één of het ander. Het is veeleer een kwestie van dosering. Vaak is het zo dat een medicijn bij een bepaalde concentratie veilig is en werkt zoals verwacht, maar bij een hogere concentratie dodelijk kan zijn. Het ontwikkelen van veilige en effectieve medicijnen die alleen werkzaam zijn tegen de gewenste stofwisselingsprocessen en het bepalen van veilige doseringen zijn alleen mogelijk als we inzicht hebben in de stofwisseling(en) die hierbij een rol spelen.

Hoe testen we of nieuwe medicijnen veilig en effectief zijn?

Allereerst testen we of ze werken op cellen in kweek. Als de nieuwe medicijnen hierop werken, kunnen ze vervolgens worden getest op muizen en ratten. Er zijn echter aanzienlijke verschillen tussen de stofwisselingen van verschillende dieren. Hoewel deze verschillen op het eerste gezicht soms klein lijken, kunnen ze grote gevolgen hebben voor de werkzaamheid en de veiligheid van medicijnen. Het komt vaak voor dat een bepaald medicijn door de stofwisseling van het ene dier veel sneller is uitgewerkt dan die van een ander dier. Muizen hebben bijvoorbeeld een veel hoger gehalte van een bepaald enzym (een esterase) in hun bloed dan apen en mensen. Wanneer een dergelijk medicijn wordt getest op muizen waarvan de activiteiten worden beïnvloed door dit enzym, is de uitkomst aanzienlijk anders dan bij mensen. De stofwisselingen van mensen en apen vertonen echter wel een sterke gelijkenis. Hierdoor spelen proeven op apen vaak een uiterst belangrijke rol bij het evalueren van nieuwe medicijnen.

Muizen en ratten hebben niet alleen een stofwisseling die fundamenteel verschilt van die bij mensen, ze vertonen ook een geheel ander ziektepatroon dan mensen. Wanneer de werkzaamheid van een nieuw medicijn tegen een ziekte moet worden gemeten, moet het medicijn dan ook vaak worden getest op dieren die veel meer als mensen reageren. Proeven op apen zijn dus vaak noodzakelijk om de werkzaamheid van een medicijn tegen een ziekte te meten.