Interacties tussen vetweefsel en sympathische neuronen dragen bij aan hartritmestoornissen

Een recente studie, gepubliceerd in het tijdschrift Cell Reports Medicine, vond een verband tussen de frequentie van apneu-aanvallen tijdens REM-slaap en de mate van verbale geheugenstoornissen bij ouderen met een risico op de ziekte van Alzheimer. Verbaal geheugen verwijst naar het cognitieve vermogen om informatie, verbaal of schriftelijk gepresenteerd, te onthouden en te herinneren, en is bijzonder kwetsbaar voor de ziekte van Alzheimer.

Een studie uitgevoerd door een groep wetenschappers uit China onderzocht de onafhankelijke verbanden tussen epicardiaal vetweefsel en het sympathische zenuwstelsel bij hartritmestoornissen met behulp van in-vitrococulturen van adipocyten, cardiomyocyten en sympathische neuronen. Ze ontdekten dat de as tussen vetweefsel en 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. Onderzoek heeft aangetoond dat sympathische neuronen een belangrijke rol spelen in de pathogenese van hartritmestoornissen. Activering van abnormale elektrische circuits en verstoringen in de ventriculaire repolarisatie als gevolg van onjuiste stimulatie van het sympathische zenuwstelsel zijn in verband gebracht met ventrikelfibrilleren en -tachycardie, atriumfibrilleren en zelfs hartdood.

Recente studies hebben ook aangetoond dat epicardiaal vetweefsel nauw verband houdt met het optreden van atriumfibrilleren, ventrikelfibrilleren en ventriculaire tachycardie. Omdat epicardiaal vetweefsel bovendien grenst aan het myocard zonder dat het weefsel de verbinding scheidt, kunnen inflammatoire cytokinen en adipokinen die door epicardiaal vetweefsel worden afgescheiden, de elektrische en cardiale structuur veranderen. Of epicardiaal vetweefsel en sympathische neuronen een interactie aangaan en hoe hun interactie de aritmogenese beïnvloedt, blijft echter onduidelijk.

Over het onderzoek In het huidige onderzoek hebben de wetenschappers de beperkingen overwonnen die ontstonden door het gebrek aan geschikte modellen van menselijke ziekten en de moeilijkheid om voldoende hoeveelheden hart-, zenuw- en vetweefsel te verkrijgen en te kweken door in vitro cardiomyocyten, adipocyten en sympathische neuronen te genereren uit stamcellen en co-cultuurmodellen op te zetten om de interacties tussen epicardiaal vetweefsel en sympathische neuronen en hun effecten op cardiomyocyten te bestuderen.

Plasmamonsters werden verkregen uit de perifere ader en coronaire sinus van 53 deelnemers, waaronder gezonde controlepersonen en patiënten met paroxysmale of permanente atriumfibrillatie. Epicardiaal vetweefsel werd ook verkregen van patiënten met permanente atriumfibrillatie die een openhartoperatie hadden ondergaan.

Menselijke pluripotente stamcellen en geïnduceerde pluripotente stamcellen, afgeleid van adipogene stamcellen, menselijke embryonale stamcellen en embryonale fibroblasten, werden gebruikt om cellijnen en culturen op te zetten. Een sequentiële inductiestrategie werd gebruikt om sympathische neuronen te verkrijgen, waarbij zenuwcellen werden afgeleid van menselijke pluripotente stamcellen en vervolgens werden gekweekt in differentiatiemedium.

Adipogene stamcellen werden gekweekt in adipocytendifferentiatiemedium om adipocyten te differentiëren en epicardiaal vetweefsel te genereren. Kwantitatieve reverse transcriptie-polymerasekettingreactie (qRT-PCR) werd gebruikt om de expressie van witte, bruine en beige vetweefselmarkers te meten. Een tweedimensionale monolaagdifferentiatietechniek werd gebruikt om cardiomyocyten te genereren uit humane pluripotente stamcellen.

Resultaten De resultaten lieten zien dat cardiomyocyten gekweekt met epicardiaal vetweefsel en sympathische neuronen, maar niet met een van beide, significante elektrische afwijkingen, een aritmisch fenotype en verstoorde calciumionen (Ca2+) signalering vertoonden.

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

Conclusie Over het algemeen gaven de resultaten aan dat interacties tussen epicardiaal vetweefsel en sympathische neuronen leiden tot een aritmisch fenotype in cardiomyocyten. De studie toonde aan dat dit fenotype wordt veroorzaakt door stimulatie van sympathische neuronen door leptine, afgescheiden 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, wat leidt tot abnormale hartritmes.