Multi-omische analyses onthullen de reactie van het immuunsysteem op een hartaanval

Het verbeteren van de patiëntresultaten na een hartinfarct is een van de belangrijkste doelen van de cardiologie. Dit omvat een uitgebreid begrip van de pathofysiologie en vroege identificatie van patiënten met een hoog risico op een slechte uitkomst.

Onderzoekers van het LMU-ziekenhuis, Helmholtz München en andere instituten gebruikten geavanceerde biomedische en bioinformaticamethoden om de immuunreactie op een hartinfarct bij mensen uitgebreid in kaart te brengen en kenmerken te identificeren die correleren met het klinische beloop van de ziekte.

De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Medicine.

Alleen al in Duitsland krijgen jaarlijks zo'n 300.000 mensen een hartaanval. De behandeling van patiënten is de afgelopen decennia aanzienlijk verbeterd. Veel getroffenen ontwikkelen echter na de hartaanval hartfalen, omdat de hartspier niet regenereert.

Uit dieronderzoek is gebleken dat de ontstekingsreactie na een hartaanval een belangrijke rol speelt en een doorslaggevende invloed heeft op het herstel van de hartspierfunctie.

"Een onjuiste of overmatige immuunreactie kan het herstel van de hartfunctie in gevaar brengen", aldus dr. Kami Pekayvaz, hoofdauteur van de nieuwe studie en klinisch wetenschapper bij de afdeling Geneeskunde I van het LMU-ziekenhuis van de LMU in München.

Een team onder leiding van hem, bestaande uit Victoria Knottenberg, PD Dr. Leo Nicolai en Prof. Konstantin Stark van de afdeling Geneeskunde I van het LMU Ziekenhuis en Corinna Losert en Dr. Matthias Heinig van Helmholtz München, analyseerde voor het eerst hoe het immuunsysteem reageert op een hartinfarct bij mensen.

De onderzoekers bestudeerden bloedmonsters van patiënten met een hartaanval die in het LMU-ziekenhuis werden behandeld en lieten verschillende klinische uitkomsten zien.

Atlas van immuunreacties

Immuuncellen in het bloed werden individueel geanalyseerd op hun RNA-expressie. RNA wordt geproduceerd wanneer cellen de informatie van hun genen vertalen naar eiwitten – zogenaamde transcriptoomanalyse kan de huidige toestand en kenmerken van een cel onthullen.

Daarnaast werd bloedplasma onderzocht op diverse stoffen met behulp van eiwitanalyses, die gedetailleerde informatie geven over ontstekingsprocessen en andere processen. Deze analyses behoren tot de modernste methoden, de zogenaamde multi-omics-methoden.

Met behulp van een specifieke bioinformaticatechniek (MOFA, voor multi-omics data factor analyse) konden gemeenschappelijke patronen in de verkregen data worden herkend.

"Deze methode is ideaal voor het identificeren en samenvatten van vele kleinere effecten die in één richting gecoördineerd zijn", aldus dr. Matthias Heinig, hoofd van de werkgroep bioinformatica aan de Helmholtz Universiteit in München. Dit heeft de ontwikkeling van een atlas van immuunreacties na een hartinfarct mogelijk gemaakt.

"Deze patronen kunnen de verschillen tussen het klinische en tijdsverloop van patiënten verklaren", zegt professor Konstantin Stark, senior cardioloog aan het LMU Hospital. Dit betekent dat bepaalde "immuunkenmerken" geassocieerd worden met een beter herstel van de hartfunctie, andere met een slechter herstel.

Deze atlas van de immuunrespons op een hartinfarct is van groot belang voor verder fundamenteel onderzoek op het gebied van hart- en vaatziekten en geeft mogelijk aan dat multiomics-analyses van bloedmonsters gebruikt kunnen worden om het klinische beloop van een hartinfarct bij een patiënt te voorspellen. Het concept van MOFA-gebaseerde diagnostiek bij hart- en vaatziekten moet echter in verder onderzoek worden getest – en dat is wat de onderzoekers uit München de komende jaren van plan zijn te doen.