Cardiomyocytenonderzoek onthult een nieuwe manier om beschadigde hartcellen te regenereren

Wetenschappers van Northwestern Medicine hebben een manier ontdekt om beschadigde hartspiercellen bij muizen te regenereren. Dit kan nieuwe mogelijkheden bieden voor de behandeling van aangeboren hartafwijkingen bij kinderen en hartschade na een hartaanval bij volwassenen, zo blijkt uit een onderzoek dat is gepubliceerd in het Journal of Clinical Investigation.

Hypoplastisch linkerhartsyndroom (HLHS) is een zeldzame aangeboren hartafwijking die optreedt wanneer de linkerharthelft van een baby zich tijdens de zwangerschap niet goed ontwikkelt, aldus het Ann & Robert H. Lurie Children's Hospital in Chicago. De aandoening treft één op de 5000 pasgeborenen en is verantwoordelijk voor 23% van de sterfgevallen door hartziekten in de eerste levensweek.

Cardiomyocyten, de cellen die verantwoordelijk zijn voor het samentrekken van de hartspier, kunnen zich regenereren bij pasgeboren zoogdieren, maar verliezen dit vermogen met het ouder worden, aldus Paul Shumaker, PhD, hoogleraar kindergeneeskunde bij de afdeling neonatologie en hoofdauteur van de studie.

"Tijdens de geboorte kunnen hartspiercellen nog mitotische deling ondergaan", aldus Shumaker. "Als het hart van een pasgeboren muis bijvoorbeeld op de leeftijd van één of twee dagen beschadigd raakt, en je wacht dan tot de muis volwassen is, dan zou je, als je naar het beschadigde deel van het hart kijkt, nooit merken dat er een beschadiging is."

In de huidige studie probeerden Shumaker en collega's te begrijpen of cardiomyocyten bij volwassen zoogdieren konden terugkeren naar de regeneratieve staat van de foetus.

Omdat foetale cardiomyocyten overleven op glucose in plaats van dat ze cellulaire energie genereren via hun mitochondriën, verwijderden Shumaker en collega's een mitochondriën-gerelateerd gen, UQCRFS1, in de harten van volwassen muizen, waardoor ze terugkeerden naar een foetusachtige toestand.

Bij volwassen muizen met beschadigd hartweefsel observeerden de onderzoekers dat hartcellen begonnen te regenereren nadat UQCRFS1 was geremd. De cellen begonnen ook meer glucose te verbruiken, vergelijkbaar met hoe foetale hartcellen functioneren, aldus de studie.

Uit de bevindingen van het onderzoek blijkt dat het verhogen van het gebruik van glucose ook de celdeling en groei in volwassen hartcellen kan herstellen en mogelijk een nieuwe mogelijkheid biedt voor de behandeling van beschadigde hartcellen, aldus Shumaker.

"Dit is de eerste stap naar het oplossen van een van de belangrijkste vragen in de cardiologie: hoe zorgen we ervoor dat hartcellen zich opnieuw delen, zodat we harten kunnen herstellen?", aldus Shumaker, die tevens hoogleraar cel- en ontwikkelingsbiologie en geneeskunde is bij de afdeling Longziekten en Intensieve Zorg.

Op basis van deze ontdekking gaan Shumaker en zijn collega's zich richten op het identificeren van medicijnen die deze reactie in hartcellen kunnen opwekken zonder genetische modificatie.

"Als we een medicijn vinden dat deze reactie op dezelfde manier activeert als genetische modificatie, kunnen we het medicijn stopzetten zodra de hartcellen zijn gegroeid", aldus Shumaker. "In het geval van kinderen met HLHS kunnen we hiermee mogelijk de normale wanddikte van de linker hartkamer herstellen. Dat zou levensreddend zijn."

Volgens Shumaker kan deze aanpak ook worden toegepast bij volwassenen die een hartaanval hebben gehad.

"Dit was een groot project en ik ben iedereen die erbij betrokken is dankbaar", aldus Shumaker. "Het artikel vermeldt 15 Northwestern-faculteitsleden als co-auteurs, dus het was echt een teaminspanning."