Eiwitten katalyseren alle biochemische reacties en zijn belangrijke bouwstenen van de cel. Om hun werk goed te kunnen doen worden eiwitten gevouwen in complexe, driedimensionale structuren. Deze vouwing gebeurt al tijdens de eiwitsynthese met behulp van andere eiwitten, de chaperonnes. Sommige eiwitten zullen spontaan weer ontvouwen, andere ontvouwen pas na beschadiging, bijvoorbeeld door zuurstofradicalen. Ontvouwde eiwitten gaan klonteren en ophoping van eiwitklonten leidt tot beschadiging of zelfs celdood. Chaperonnes binden aan ontvouwde eiwitten en stimuleren daarmee óf hervouwen óf afbraak. Als ontvouwde eiwitten ophopen (stress) gaat de cel bepaalde chaperonnes bijmaken om de hervouwingscapaciteitte vergroten. Dit wordt de ‘heat shock response’ genoemd en de betreffende chaperonnes ‘heat shock proteins’ (hsps), omdat deze ontdekt zijn na blootstelling van cellen aan hoge temperaturen. Een gezonde cel heeft in normale omstandigheden een uitgebreid hsp netwerk.
Met veroudering neemt de ‘heat shock response’ af. Hoe dat gaat is niet precies bekend en naar het waarom kunnen wij slechts gissen. De beste verklaring is dat dit een evolutionaire aanpassing is ter vermindering van de kans op kanker, waarschijnlijk omdat chaperonnes de cellen ook beschermen tegen geprogrammeerde celdood. Chaperonnes helpen ontsporende cellen ongeremd te gaan delen.
Een verouderende cel heeft minder hsps en kan die bij stress niet genoeg bijmaken, waardoor schade minder goed hersteld kan worden en de kans op eiwitklontering en stapeling toeneemt. Vooral zenuwcellen zijn hiervoor gevoelig omdat ze een zwakke ‘heat shock response’ hebben en voor hun hsps afhankelijk zijn van andere cellen. Dit verklaart mogelijk waarom veel ouderdomsziekten, zoals staar en de ziekte van Alzheimer, eiwitstapelingsziektes zijn en zich vooral als neurologische aandoeningen voordoen.
Hsps remmen het immuunsysteem; een cel die hsps aanmaakt is immers gezond genoeg om het zonder het immuunsysteem af te kunnen. Met het verlies van de ‘heat shock response’ neemt dan ook de kans op chronische ontstekingen toe.
Ook kan afname van chaperonnes genetische verschillen tussen individuen zichtbaar maken. Kleine genetische verschillen tussen individuen kunnen leiden tot variatie in eiwitstructuur. Door een net iets andere structuur kan een eiwit minder stabiel worden, waardoor het sneller ontvouwt. In jonge cellen is dit geen probleem, maar in een verouderende cel zal hervouwing minder efficiënt gebeuren en de activiteit van het eiwit afnemen. Zo zullen bij iedereen verschillende activiteiten achteruit gaan. Dit is een mogelijke verklaring voor de verschillen in ouder worden.
Er wordt momenteel onderzocht of stoffen die de aanmaak van hsps verhogen, kunnen helpen bij de behandeling van chronische ontstekingsziektes als reuma. Als algemeen middel tegen ouderdomskwalen zijn deze stoffen waarschijnlijk niet geschikt. Aangezien hsps de celdeling bevorderen en beschermen tegen chemo- en radiotherapie, verhogen deze stoffen namelijk de kans op kanker. Remming van hsps wordt daarom wel gezien als mogelijke manier om de groei van kankercellen te remmen en de effectiviteit van therapie te verhogen. Het inzetten van hsps tegen verouderingsziektes in het algemeen moet dus selectief gebeuren: niet de capaciteit van het hele chaperonne netwerk verhogen maar alleen dat deel dat eiwitklontering tegengaat.
