de voordelen van de oceaan
De pandemie van het coronavirus en de daaruit voortvloeiende ongewone situatie zijn bijzonder moeilijke tijden. Paradoxaal genoeg is het ook een gelegenheid om de relatie tussen de menselijke gezondheid en het milieu om ons heen in vraag te stellen…
Het Instituut voor Oceanografie houdt zich uiteraard bezig met de relatie tussen onze gezondheid, de oceaan en de instandhouding van de biodiversiteit. Omdat de Oceaan een bron van oplossingen is!
De Oceaan geneest ons, dankzij de moleculen die door de mariene organismen worden geproduceerd, en dit is nog maar het begin, want de mariene organismen kunnen al snel een rol spelen die vergelijkbaar is met die van hun neven op het land, en dat al eeuwenlang!
Mariene organismen worden ook gebruikt als studiemodel omdat zij vaak kenmerken vertonen die dicht bij het ideale modelorganisme liggen (vruchtbare embryo’s, eenvoudige en reproduceerbare cellijn, vaak uitwendige embryonale ontwikkeling, enz.) Zij hebben geleid tot belangrijke ontdekkingen op de uiteenlopende gebieden van de fysiologie, de geneeskunde en de scheikunde, waaronder verscheidene Nobelprijzen.
Elke dag een goede gezondheid begint met een gezonde en evenwichtige voeding. De oceaan levert elke dag een deel van de elementen die onze stofwisseling nodig heeft, maar de kwaliteit van het milieu moet behouden blijven!
Een gezonde oceaan voor gezond voedsel
Voor de gezondheid is een voldoende en evenwichtige voeding nodig, met een regelmatige aanvoer van eiwitten, vitaminen, vetten, mineralen en sporenelementen. De oceaan levert ons een groot deel van deze elementen die essentieel zijn voor onze stofwisseling.
Wereldwijd wordt per persoon 20 kg vis per jaar geconsumeerd. 17% van de door de mens geconsumeerde dierlijke eiwitten is afkomstig van de visserij en de aquacultuur. In Indonesië of Sri Lanka leveren zij ten minste 50% van de dierlijke eiwitten die door de bevolking worden verbruikt. Hieruit blijkt de grote uitdaging van het behoud van hulpbronnen voor voedselzekerheid en gezondheid! Door overbevissing, vervuiling en illegale visserij lopen de visbestanden wereldwijd helaas terug. 33% wordt overbevist (in de Middellandse Zee is dat 62%!) en 35% van de gevangen vis bereikt ons bord niet, een verspilling in de hele keten, die we niet langer mogen dulden. Als de mensheid gezond wil blijven, is het van essentieel belang dat de hulpbronnen op een echt duurzame manier worden beheerd, en wel vanaf nu. En het is mogelijk!
Volgens sommige specialisten zou de oceaan, als hij goed wordt beschermd en beheerd, tegen 2050 kunnen voorzien in tweederde van de eiwitbehoeften van de wereld, die worden geraamd op 500 miljoen ton.
Dit is alleen mogelijk als de oceaan een gezonde omgeving blijft voor zowel organismen als voor ons. De oceaan, die opmerkelijk goed bestand is tegen verstoringen, wordt helaas soms “ingehaald” door verontreiniging vanaf het land: bestrijdingsmiddelen zoals chloordecon, zware metalen, organische verontreiniging door steden, alsook de opkomende problemen van hormoonontregelaars of nanodeeltjes. Soms is het de aantasting van ecosystemen die gezondheidsproblemen veroorzaakt, zoals wanneer de dood van koralen plaats maakt voor algen en het giftige ciguatera.
Lange tijd is de oceaan aangezien voor een onuitputtelijke voorraadkast en tegelijkertijd voor een bodemloze vuilnisbak. Vandaag moeten wij zorgen voor een uiterst levendige omgeving, die ons voedt en verzorgt!
Ontdek de factsheets van het Instituut, geschreven door onze deskundigen over dit onderwerp:
De Oceaan die geneest
De oceaan is de wieg van het leven op onze planeet. Het is nog steeds de thuishaven van een uiterst gevarieerd scala van leven: 34 van de 36 bestaande phyla, waarvan er 14 uitsluitend marien zijn gebleven, 300.000 bekende soorten en nog meer onbekende soorten.
De bijzondere eigenschappen van mariene organismen maken ze tot een onontgonnen reserve van therapeutische mogelijkheden voor de toekomst.
Er zijn tal van voorbeelden van uit levende organismen geëxtraheerde moleculen die worden gebruikt als antikanker-, antimicrobiële, antivirale, ontstekingsremmende, antidiabetische, antihypertensieve, anticoagulantia en antioxidantia. Van de 145.000 tot 150.000 beschreven natuurlijke stoffen zijn er naar schatting al zo’n 25.000 producten van farmacologisch of cosmetisch belang uit mariene organismen verkregen, waarvan meer dan 30% door sponzen wordt geproduceerd. Dit aantal is de laatste decennia toegenomen, wat erop wijst dat er in de nabije toekomst veel nieuwe geneesmiddelen beschikbaar zullen zijn.
De omstandigheden waaraan zeedieren worden blootgesteld (ja, in termen van biomassa is de oceaan meer het domein van de dieren, terwijl het terrestrische milieu meer het domein van de planten is) zijn even divers als origineel. In de afgronden, ondergedompeld in de eeuwige nacht, zijn ecosystemen georganiseerd rond hydrothermale bronnen. De energie komt niet langer van de zon, maar van de chemie van dit zeer hete water, boordevol zwavel en mineralen. In poolwateren zijn vissen en ongewervelden bestand tegen temperaturen rond 0°C. En overal ter wereld moeten dieren die op de bodem vastzitten een biologisch arsenaal ontwikkelen om zich te verdedigen en hun leefruimte te behouden, aangezien zij niet aan roofdieren kunnen ontsnappen.
Het mariene milieu en met name het koraalrif is al miljoenen jaren in een chemische wapenwedloop verwikkeld! In een sterk concurrerende omgeving produceren organismen metabolieten en chemische mediatoren die een fundamentele rol spelen bij de structurering en werking van ecosystemen, bijvoorbeeld bij de concurrentie om ruimte, de kolonisatie van oppervlakken, de verdediging tegen predatie, de verleiding tot voortplanting, enz. Deze lok- of afstotingsmiddelen zijn van groot belang op verschillende gebieden van de chemie voor de levende have (gezondheid van mens en dier, cosmetica, fytofarmacie, aangroeiwerende verven…).
Het eerste belangrijke werk in de chemie van natuurlijke mariene stoffen was dat van professor Werner Bergmann in 1951, die uit een spons in Florida ongewone nucleosiden (bouwstenen van nucleïnezuren, DNA en RNA) isoleerde die de farmacochemici wilden gebruiken om anti-tumormoleculen te ontwerpen. In 1969 ontdekten onderzoekers in een Caraïbische gorgoon Plexaura homomalla grote hoeveelheden van een prostaglandine (moleculen die samentrekkingen van de baarmoeder kunnen veroorzaken of stimuleren) die de farmaceutische industrie met moeite kon synthetiseren. Momenteel zijn de meeste moleculen op zee in klinische ontwikkeling bestemd voor de behandeling van kankers of de bestrijding van virussen.
Ontdek de factsheets van het Instituut, geschreven door onze deskundigen over dit onderwerp:
ZEEDIEREN AAN ONZE REDDING
Van meer dan duizend verbindingen geïsoleerd uit mariene organismen is aangetoond dat zij antivirale effecten hebben, en een recente studie heeft aangetoond dat griffithsine, een eiwit geïsoleerd uit derode alg van het geslacht Griffithsia sp.… zou een remmer van bepaalde coronavirussen kunnen zijn door hun spike-eiwitten, die hen hun kroonachtige uiterlijk geven, te remmen en zo hun binnendringen in gastheercellen te verhinderen.
Op basis van de hemoglobine van een in het zand levende zeeworm, de arenicola, heeft het biotechnologiebedrijf Hemarina een “moleculaire respirator” ontwikkeld, een molecule van mariene oorsprong die de eigenschap heeft zuurstof beter op te slaan en te transporteren dan menselijke hemoglobine (hij bindt 40 keer meer!). Deze molecule moet een testfase ingaan op patiënten die aan het coronavirus lijden, met het doel het ademnoodsyndroom in verband met Covid-19 te behandelen, waardoor kunstmatige beademingsapparatuur voor andere patiënten kan worden vrijgemaakt en de ziekenhuisdiensten kunnen worden ontlast. Deze moleculaire respirator zou andere toepassingen kunnen vinden in zeer specifieke gevallen, zoals het vervoer van organen vóór transplantatie.
Het in Marseille gevestigde bedrijf Coral Biome heeft belangstelling voor palytoxine (geproduceerd door zachte koralen van het geslacht Palythoa, orde Zoantharia), een uiterst giftige molecule die wordt gebruikt bij de behandeling van bepaalde kankers.
Talrijke verbindingen, die zich momenteel in de klinische ontwikkelingsfase bevinden met het oog op hun werkzaamheid tegen kanker, werden geïsoleerd uit de koloniale buikpotigen Didemnum molle, gewone sessiele ongewervelde zeedieren (gekenmerkt door hun vasthechting aan een drager) die in het koraalrif leven.
Een analgeticum dat wordt gesynthetiseerd door het kopiëren van een molecule die aanwezig is in het gif van de Conus magus kegel (een marien buikpotig weekdier), is ongeveer 1.000 maal doeltreffender dan morfine en wordt in het bijzonder aangewezen voor het verlichten van intense chronische pijn.
De Oceaan is dus zowel een enorme bibliotheek als een apotheek. Het is van essentieel belang deze functies te erkennen en te waarderen, en te voorkomen dat ze verdampen als gevolg van de klimaatverandering, de overexploitatie van soorten en de aantasting van mariene ecosystemen, die worden ingegeven door een al te kortzichtige visie die gericht is op de winsten van de visserij, koolwaterstoffen en binnenkort ook minerale hulpbronnen.
Ontdek de Factsheet van het Instituut, geschreven door onze deskundigen over dit onderwerp:
Mariene organismen als modellen voor de wetenschap...
De oceaan biedt waardevolle modellen voor fundamenteel onderzoek en vele studies hebben geleid tot beslissende vooruitgang in de fysiologie, geneeskunde en scheikunde. Niet minder dan dertien Nobelprijzen voor geneeskunde of scheikunde zijn toegekend voor werk op basis van aquatische organismen: vissen, cnidariërs zoals de kwal Aequorea victoria of de siphonophore Physalia physalis, weekdieren (tweekleppigen, koppotigen, zeeslakken), kreeftachtigen (krabben), stekelhuidigen (zee-egels, zeesterren), zelfs protozoa…
Het was door zijn werk aan de ingewanden van anemonen of aan een zeester dat Ilja Iljitsj Mechnikov in 1883 de fagocyten en de fagocytose (het proces waarbij een cel een vreemde stof opslokt en vervolgens verteert) ontdekte. Hij deelde de Nobelprijs voor Fysiologie en Geneeskunde 1908 met Paul Ehrlich en wordt sindsdien beschouwd als de vader van de cellulaire immuniteit.
Door het meten van de veranderingen in elektrische ladingen en de manier waarop zenuwimpulsen worden uitgewisseld tussen cellen in een zeer grote zenuwvezel van een inktvissoortJohn Carew Eccles, Alan Lloyd Hodgkin en Andrew Fielding Huxley waren pioniers op het gebied van de studie van de overdracht van zenuwimpulsen en kregen in 1963 gezamenlijk de Nobelprijs voor fysiologie of geneeskunde.
Ontdek de Factsheet van het Instituut, geschreven door onze deskundigen over dit onderwerp:
EN DE BRON VAN VELE NOBELPRIJZEN
De zee-egel diende als model voor de ontdekking door Otto von Warburg van anti-polyspermische calciumgolven (slechts één spermacel per eicel). Voor Eric Kandel en zijn werk aan de moleculaire basis van het geheugen, was het een zeeslak.
Tijdens zijn studie van de celcyclus van zee-egeleieren ontdekte Sir Tim Hunt cyclines en toonde hij aan dat deze eiwitten, die tijdens de verschillende fasen van de celcyclus worden afgebroken, een cruciale rol spelen in de regulering ervan, niet alleen bij stekelhuidigen, maar ook bij gewervelde dieren. Dit onderzoek had later belangrijke implicaties voor de studie van sleutelmoleculen die betrokken zijn bij de ontwikkeling van kanker (cycline en kinase) en leverde Timothy Hunt, Leland Hartwell en Paul M. Nurse in 2001 de Nobelprijs voor fysiologie en geneeskunde op.
De Nobelprijs voor de Scheikunde 2008 werd toegekend aan Osamu Shimomura, Martin Chalfie en Roger Tsien voor de ontdekking van elektroluminescente organen in de kwal Aequorea victoria van een groen fluorescerend eiwit (GFP) dat intens oplicht onder ultraviolet licht. Dit eiwit veroorzaakte een ware revolutie in de biowetenschappen doordat het onder meer mogelijk werd na te gaan hoe kankertumoren nieuwe bloedvaten vormen, hoe de ziekte van Alzheimer neuronen in de hersenen doodt en hoe HIV-geïnfecteerde cellen nieuwe virussen produceren.
Dit eiwit, dat sinds 1994 wordt gesynthetiseerd, wordt gebruikt in medisch onderzoek. Wetenschappers zijn nu in staat het gen dat de GFP-productie regelt te wijzigen om verschillende kleuringen te geven die ons in staat stellen eiwitten in hun natuurlijke omgeving te bestuderen en bepaalde processen te begrijpen om onze kennis van het complexe netwerk dat het menselijk brein is, te verbeteren.
Aequoreïne, een ander eiwit dat wordt gewonnen uit de kwal Aequorea victoria, wordt gebruikt om het calcium in spierweefsel ter hoogte van de zenuwuiteinden te meten.
De ontdekking van anafylaxie
In de zomer van 1901, Prins Albert Ileiddehij zijn jaarlijkse Atlantische expeditie van de Kaapverdische Eilanden naar de Azoren. Tijdens vorige campagnes had hij samen met zijn naaste medewerker, Dr. Jules Richard, kunnen vaststellen dat de zeelieden een zeer scherpe pijn vertoonden, die zelfs tot syncope kon leiden, bij contact met een soort kwal, een pelagisch cnidarian genaamd physalia Physalia physalis. Hij dacht dat er waarschijnlijk gif in het spel was.
Charles Richet, professor aan de medische faculteit van Parijs, en Paul Portier, assistent in de fysiologie aan de Sorbonne, werden uitgenodigd zich bij de expeditie aan te sluiten om dit gif te isoleren en dit fenomeen te bestuderen. De werkzaamheden aan boord van de tweede Princesse-Alice met de fysalie, dan bij hun terugkeer naar Parijs, in het bijzonder met de anemonen Actinia equina en Anemonia ceraeDe eerste fase van de studie, die in de Verenigde Staten werd uitgevoerd, bestond uit het injecteren van cnidaria-extracten bij cavia’s (honden en duiven) met een voldoende lang interval tussen elke injectie en met gebruikmaking van lage doses toxines.
In plaats van immuun te zijn, werden de cavia’s steeds gevoeliger, en stierven zelfs. Richet en Portier publiceerden de ontdekking van anafylaxie in 1902 en definieerden het als : ” Wij noemen anafylactisch, in tegenstelling tot fylactisch, de eigenschap van een gif om de immuniteit te verminderen in plaats van te versterken wanneer het in niet-dodelijke doses wordt geïnjecteerd». Deze ontdekking legde de eerste grondslagen van de allergologie (alle kennis betreffende de reacties die in het lichaam worden veroorzaakt door de inbrenging van een vreemde stof, antigeen genaamd) en leverde Charles Richet de Nobelprijs voor Fysiologie en Geneeskunde van 1913 op.
Link naar de Nobelprijs :
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1913/richet/lecture/
Bij experimenten met extracten van de tentakels van bepaalde zeeanemonen ontdekten Richet en Portier dat honden die met het extract werden geïnjecteerd, overgevoelig werden voor de werking van een tweede dosis. Deze honden konden worden gedood door een hoeveelheid die slechts een fractie was van de fatale dosis voor een onbehandelde hond. Zij noemden deze toestand van abnormale gevoeligheid van het subject voor de inwerking van bepaalde stoffen Anafylaxie. ...] Er was aanvankelijk veel verbazing en ongeloof, want de geleerden waren tot dan toe gewend de immunisatie of de gevoeligheidsverminderende reactie te beschouwen als de gepaste reactie van een organisme op de injectie van vreemde stoffen. Het was dan ook verrassend dat precies het tegenovergestelde verschijnsel kon optreden. Zo werden de wetten van de immuniteit volledig omvergeworpen.
Biomimicry en bio-inspiratie
Biomimicry en “bio-inspiratie” (volgens sommige onderzoekers kopiëren wij de natuur niet, maar worden wij erdoor geïnspireerd) zijn benaderingen die bestaan uit het bestuderen van de natuur in al haar ontelbare vormen (dieren, planten, schimmels, micro-organismen, ecosystemen). Zij bieden de mogelijkheid de manier te veranderen waarop wij organismen kweken of grootbrengen, materialen maken, informatie opslaan, onszelf genezen of energie produceren. Koraalriffen zijn uiterst productieve gemeenschappen, rijk aan biodiversiteit en het uitdrukkingsgebied van een veelheid van chemische mediatoren, en vormen daarom een kostbare bron van inspiratie op het gebied van de gezondheid, voor onze hedendaagse steden die op zoek zijn naar doeltreffende en duurzame oplossingen.
