De meeste weefsels in het menselijk lichaam zijn in staat zichzelf te regenereren na een blessure, maar hartspiercellen behoren daar helaas niet toe. Nu hebben wetenschappers van het Max Planck Instituut bij muizen ontdekt dat het herprogrammeren van het energiemetabolisme van deze cellen hen in staat stelt te regenereren na een hartaanval, wat nieuwe behandelingen zou kunnen openen voor deze veelvoorkomende doodsoorzaak van de gezondheid.
Na een hartaanval of ander letsel herstelt het hart zichzelf met vezelig littekenweefsel, dat het orgaan op korte termijn bij elkaar houdt, maar dit deel klopt niet zoals hartspiercellen. Na verloop van tijd kan dit leiden tot een verscheidenheid aan problemen, van verdere hartaanvallen tot uiteindelijk hartfalen.
Een van de belangrijkste verschillen tussen hartspiercellen en andere weefsels is hun energiemetabolisme. De meeste weefsels in het lichaam halen energie uit suiker via een proces dat glycolyse wordt genoemd, maar het hart haalt energie uit vet, wat vetzuuroxidatie wordt genoemd. Het blijkt dat dit de sleutel kan zijn tot het ontsluiten van de regeneratie van hartcellen.
Li Xiang en Yuan Xuejun, auteurs van de studie, zeiden: “Het is bekend dat diersoorten die harten kunnen regenereren, voornamelijk suiker en glycolyse gebruiken als brandstof voor hartspiercellen. Het menselijk hart gebruikt ook primair glycolyse vroeg in de ontwikkeling, maar schakelt dan over op vetzuuroxidatie omdat het meer energie produceert. Naarmate de energieproductie na de geboorte toeneemt, verandert de activiteit van veel genen en gaat de celdelingsactiviteit verloren. Individuele metabolieten van de energieproductie spelen ook een belangrijke rol in de activiteit van enzymen die genen reguleren. Daarom hopen we veranderingen in de genactiviteit teweeg te brengen door het energiemetabolisme te herprogrammeren, waardoor het celdelingsvermogen van hartspiercellen wordt heropend."
Om dit idee bij muizen te testen, schakelde het team een gen uit genaamd Cpt1b, dat de sleutel is tot vetzuuroxidatie. En ja hoor, de harten van de muizen begonnen te groeien, waarbij het aantal cellen in de loop van het experiment bijna verdubbelde.
Vervolgens veroorzaakten de onderzoekers hartaanvallen bij muizen zonder Cpt1b en lieten vervolgens hun hart zuurstofrijk bloed terugkrijgen. Dit simuleert een patiënt die een stent krijgt na een hartaanval. Na een paar weken hadden de testmuizen aanzienlijk minder littekens op hun hartweefsel dan de controlegroep, en was hun hartfunctie bijna terug op het niveau van vóór de hartaanval, aldus het team.
Na zorgvuldige observatie identificeerden de onderzoekers het mechanisme achter dit effect. Het uitschakelen van het gen veroorzaakt een cascade die de hartspiercellen effectief terugzet naar een minder volwassen staat, waardoor ze kunnen regenereren.
Natuurlijk is dit in dit stadium slechts een proof-of-concept bij muizen, maar het team zegt dat het een traject zou kunnen zijn dat op mensen zou kunnen worden toegepast. Het zou mogelijk moeten zijn medicijnen te ontwikkelen die de activiteit van het door Cpt1b geproduceerde enzym blokkeren, waardoor de effecten worden gesimuleerd die patiënten eisen. Dit is echter nog verre van klinische toepassing. Andere onderzoeken hebben succes gevonden bij het gebruik van stamcellen of mRNA om het hart te regenereren.
Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature.