Diabetes type 2, in de volksmond ‘ouderdomssuikerziekte’, is een stofwisselingsziekte die gepaard gaat met een breed scala aan gezondheidsklachten. In het voorstadium van de ziekte ontwikkelt de patiënt een verminderde gevoeligheid voor het hormoon insuline, dat de suikerhuishouding reguleert. “Het lichaam probeert dat te compenseren door extra insuline aan te maken”, vertelt promovendus ir. Richard Jonkers. “Maar op termijn leidt dat tot schade aan insulineproducerende cellen.” Hierdoor stokt de aanmaak van insuline uiteindelijk, met een verhoogde bloedsuikerspiegel en schade aan bloedvaten en organen tot gevolg.  

Ophoping van vetten in de lever en in spierweefsel lijkt een rol te spelen bij het ontstaan van suikerziekte, aldus Jonkers. “Er is een duidelijk verband tussen diabetes en de hoeveelheid vet in lever- en spiercellen. Het is echter nog niet duidelijk hoe die vetophoping ontstaat. Komt het door extra opname van vet, doordat er te weinig vet wordt verbrand, of door een combinatie van die twee processen?”

De vraag is dus wat er gebeurt met het vet dat we eten, en hoe dit bijvoorbeeld afhangt van lichaamsbeweging. Om de verwerking van vet in het lichaam te volgen, gebruikte Jonkers magnetische-resonantiespectroscopie (MRS). “Dat is een aan MRI verwante techniek”, legt hij uit. “Maar waar je bij MRI plaatjes maakt, neem je bij MRS een spectrum op.” Zo’n spectrum is een soort vingerafdruk van de aanwezige chemische verbindingen. Met MRS kun je zelfs nauwkeurig de concentratie van verschillende moleculen op een bepaalde plek bepalen.

Met behulp van MRS onderzocht Jonkers hoe vet wordt opgenomen (en weer afgebroken) in de lever en in spieren van ratten met verschillende stadia van suikerziekte. Daarvoor diende hij de diertjes speciaal geprepareerd vet toe, met een verhoogde hoeveelheid van het zeldzame isotoop koolstof-13. “Dit isotoop heeft bijzondere magnetisch eigenschappen. Daardoor kunnen we het signaal van dit vet in het spectrum negatief maken, en op die manier onderscheiden van het gewone vet.”

Het is volgens hem voor het eerst dat MRS met koolstof-13 is gebruikt voor dit doel. Het is dan ook niet eenvoudig om de negatieve piek zichtbaar te maken, omdat het snel wegvalt in het signaal van het ‘gewone’ vet. Toch slaagde hij erin het toegediende vet terug te vinden in spier- en levercellen. “Een bijkomend probleem is dat ik alleen geïnteresseerd was in vet dat in cellen is opgenomen, en niet in bijvoorbeeld onderhuids vet. Dat maakt dat je heel nauwkeurig op de juiste plek moet meten.”

Jonkers’ aanpak heeft grote voordelen boven alternatieve manieren om de opname van vet te meten. “Je kunt veel zien door bloed af te nemen, maar dat is heel indirect.” Ook het nemen van een zogeheten biopt heeft nadelen. “Dat is nogal ingrijpend. Je moet een sneetje maken en een stukje weefsel wegsnijden. Vooral in de lever betekent dat een serieuze operatie.” Een biopt kun je bovendien pas achteraf analyseren, terwijl je met MRS alles intact laat en later op dezelfde plek nog een keer kunt meten - precies wat Jonkers wilde.

Uit de experimenten met gezonde ratten bleek dat het toegediende vet zich na een uur of vier in de lever had genesteld. “Na 24 uur zie je dat de hoeveelheid vet met koolstof-13 weer daalt. Dat is dan gedeeltelijk afgebroken of naar spieren getransporteerd waar het wordt gebruikt als brandstof.” Vervolgens herhaalde de promovendus de metingen met zowel ratten met het beginstadium van diabetes als echt suikerzieke beestjes. Beide groepen dieren bleken veel meer vet in de lever op te slaan dan gezonde beesten, terwijl de opname van vet in spieren alleen hoger was bij ratten met echte diabetes. Het gaat dus al sneller mis in de lever dan in de spieren.

De volgende stap was de lichaamsbeweging; bij ratten eenvoudig te stimuleren met een tredmolentje. Regelmatig bewegen kan suikerziekte helpen voorkomen, maar of het de verwerking van vet in lever en spieren ook verandert, is minder duidelijk. Een uurtje in de tredmolen verlaagde het vetgehalte in spiercellen van zowel gezonde als zieke ratten, zo zag Jonkers. Dat is uiteraard gezond, maar belangrijker is dat de daaropvolgende opname van vet niet extra werd gestimuleerd door de voorgaande lichaamsoefening.

Jonkers keek echter niet alleen naar ratten. Om te zien of langdurige inactiviteit automatisch leidt tot een te hoog vetgehalte in spiercellen, onderzocht hij de beenspieren van mensen met een dwarslaesie. Hij combineerde hiervoor ‘standaard’ MRS met fluorescentiemicroscopie. “Mensen met een dwarslaesie die verder fit en gezond zijn hadden wel een andere verdeling van vet in hun spiercellen, maar hun beenspieren bevatten niet meer vet dan bij de controlegroep. Het lijkt er dus op dat deze spieren zich bij langdurige inactiviteit aanpassen aan een lagere energiebehoefte.”

De MRS-techniek met koolstof-13 blijkt heel geschikt om vet in het lichaam te volgen. Bij de onderzoeksgroep Biomedical NMR had de promovendus de beschikking over een kleine MR-scanner met een magneetveld van 6,3 Tesla - krachtiger dan de gemiddelde ziekenhuisscanner en daardoor ook nauwkeuriger. De nieuwe methode kan in principe ook op mensen worden toegepast, maar daarvoor moeten nog wel een paar praktische problemen opgelost worden. “Als je de hoeveelheid vet die je moet innemen omrekent van ratten naar mensen, kom je op 80 gram puur vet. Dat is echt heel veel; je kunt daardoor zelfs acute insulineresistentie opwekken.”

Toch is Jonkers optimistisch over de mogelijkheden van de techniek. “Als je een krachtiger magneetveld gebruikt, kun je met minder vet toe. Bovendien kun je bijvoorbeeld ook suiker labelen met koolstof-13. Mijn oud kamergenote bij Biomedical NMR, Sharon Janssens, is daar nu mee bezig.”