Interactie tussen vetweefsel en sympathische neuronen draagt bij aan hartritmestoornissen

In een recent onderzoek, gepubliceerd in Cell Reports Medicine, werd een verband gevonden tussen de frequentie van apneu-gebeurtenissen tijdens de REM-fase (rapid eye Movement) en de mate van verbaal geheugen beperkingen bij oudere volwassenen die risico lopen op het ontwikkelen van de ziekte van Alzheimer. Verbaal geheugen verwijst naar het cognitieve vermogen om mondeling of schriftelijk gepresenteerde informatie vast te houden en terug te roepen, en is bijzonder kwetsbaar voor de ziekte van Alzheimer.

Een onderzoek door een groep wetenschappers uit China onderzocht de onafhankelijke verbindingen tussen epicardiaal vetweefsel en het sympathische zenuwstelsel met hartritmestoornissen, waarbij gebruik werd gemaakt van in vitro co-cultuur van adipocyten, hartspiercellen en sympathische neuronen. Ze ontdekten dat de as van het vetweefsel en het zenuwstelsel een belangrijke rol speelt bij de aritmogenese.

Afwijkingen in de vorming en geleiding van elektrische impulsen als gevolg van elektrische of structurele afwijkingen in het hart kunnen leiden tot hartritmestoornissen. Deze afwijkingen kunnen genetisch zijn of verband houden met verworven hartziekten. Studies hebben aangetoond dat sympathische neuronen een belangrijke rol spelen in de pathogenese van hartritmestoornissen. Activering van abnormale elektrische circuits en storingen in de ventriculaire repolarisatie als gevolg van ongepaste stimulatie van het sympathische zenuwstelsel zijn in verband gebracht met ventriculaire fibrillatie en tachycardie, atriale fibrillatie en zelfs hartdood.

Recente onderzoeken hebben ook aangetoond dat epicardiaal vetweefsel sterk geassocieerd is met het optreden van atriale fibrillatie, ventriculaire fibrillatie en ventriculaire tachycardie. Omdat epicardiaal vetweefsel grenst aan het myocardium zonder dat weefsel hun contact scheidt, kunnen inflammatoire cytokines en adipokines die worden uitgescheiden door epicardiaal vetweefsel bovendien de elektrische en cardiale structuur veranderen. Het blijft echter onduidelijk of epicardiaal vetweefsel en sympathische neuronen op elkaar inwerken en hoe hun interactie de aritmogenese beïnvloedt.

Over het onderzoek In het huidige onderzoek omzeilden de onderzoekers de beperkingen die werden veroorzaakt door het gebrek aan geschikte modellen voor ziekten bij de mens en de moeilijkheden bij het verkrijgen en verspreiden van voldoende hoeveelheden hart-, neuraal en vetweefsel door het genereren van hartspiercellen, adipocyten en sympathische neuronen. In vitro uit stamcellen en het opzetten van modellen voor co-cultuur om de interacties tussen epicardiaal vetweefsel en sympathische neuronen en hun effect op hartspiercellen te bestuderen.

Er werden plasmamonsters verkregen uit de perifere ader en coronaire sinus van 53 deelnemers, waaronder gezonde controles en patiënten met paroxismaal of aanhoudend atriumfibrilleren. Epicardiaal vetweefsel is ook verkregen van patiënten met aanhoudend atriumfibrilleren die een openhartoperatie hebben ondergaan.

Menselijke pluripotente stamcellen en geïnduceerde pluripotente stamcellen afgeleid van adipogene stamcellen, menselijke embryonale stamcellen en embryonale fibroblasten zijn gebruikt om cellijnen en culturen te genereren. Er werd een sequentiële inductiestrategie gebruikt om sympathische neuronen te genereren, waarbij zenuwcellen werden afgeleid van menselijke pluripotente stamcellen en vervolgens werden gekweekt in differentiatiemedium.

Adipogene stamcellen werden gekweekt in adipocytdifferentiatiemedium om adipocytdifferentiatie uit te voeren en epicardiaal vetweefsel te verkrijgen. Kwantitatieve reverse transcriptie-polymerasekettingreactie (qRT-PCR) werd gebruikt om de expressie van witte, bruine en beige vetweefselmarkers te meten. Er werd een tweedimensionale monolaagdifferentiatietechniek gebruikt om hartspiercellen te verkrijgen uit menselijke pluripotente stamcellen.

Resultaten De resultaten toonden aan dat hartspiercellen gekweekt met epicardiaal vetweefsel en sympathische neuronen, maar ook niet, significante elektrische afwijkingen, een aritmisch fenotype en afwijkingen in de signalering van calciumionen (Ca2+) vertoonden.

Bovendien toonde het onderzoek aan dat leptine uitgescheiden door epicardiaal vetweefsel de afgifte van neuropeptide Y door sympathische neuronen kan activeren. Dit neuropeptide bindt zich aan de Y1-receptor op hartspiercellen en veroorzaakt hartritmestoornissen door de activiteit van calcium/calmoduline-afhankelijke proteïnekinase II (CaMKII) en de natrium (Na2+)/calcium (Ca2+) uitwisselaar te beïnvloeden.

Conclusie Over het geheel genomen gaven de resultaten aan dat interacties tussen epicardiaal vetweefsel en sympathische neuronen leiden tot een aritmisch fenotype in hartspiercellen. Uit de studie bleek dat dit fenotype wordt veroorzaakt door stimulatie van sympathische neuronen door leptine uitgescheiden door adipocyten, wat leidt tot de afgifte van neuropeptide Y. Dit neuropeptide bindt zich aan de Y1-receptor en beïnvloedt de activiteit van CaMKII en de Na2+/Ca2+-wisselaar, waardoor een abnormaal hartritme ontstaat. Ritmes.