Kan hartbeschadiging worden teruggedraaid? Nieuw onderzoek biedt hoop

Wetenschappers van het Stanley Manne Children's Research Institute hebben een techniek ontwikkeld om beschadigde hartspiercellen bij muizen te regenereren, wat mogelijk nieuwe behandelingen biedt voor aangeboren hartafwijkingen en schade door hartaanvallen. Dit werd bereikt door hartcellen te wijzigen om terug te keren naar een foetusachtige staat, waardoor ze zichzelf kunnen repareren door effectiever gebruik te maken van glucose. De bevindingen, die kunnen leiden tot geneesmiddelbehandelingen die dit regeneratieproces activeren, hebben implicaties voor zowel kinder- als volwassen cardiologische zorg.

Onderzoekers van het Stanley Manne Children's Research Institute van het Ann & Robert H. Lurie Children's Hospital in Chicago hebben een methode ontwikkeld om beschadigde hartspiercellen bij muizen te regenereren. Deze doorbraak kan nieuwe mogelijkheden openen voor het behandelen van aangeboren hartafwijkingen bij kinderen en het herstellen van schade door hartaanvallen bij volwassenen, volgens een studie in het Journal of Clinical Investigation.

Hypoplastisch linkerhartsyndroom, of HLHS, is een zeldzame aangeboren hartafwijking die optreedt wanneer de linkerkant van het hart van een baby zich tijdens de zwangerschap niet goed ontwikkelt. De aandoening treft één op de 5.000 pasgeborenen en is verantwoordelijk voor 23 procent van de hartdoden 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 de leeftijd, zei senior auteur Paul Schumacker, PhD, Patrick M. Magoon Distinguished Professor in Neonatal Research bij Lurie Children's en hoogleraar Kindergeneeskunde, Cel- en Moleculaire Biologie, en Geneeskunde aan de Northwestern University Feinberg School of Medicine.

“Op het moment van de geboorte kunnen hartspiercellen nog mitotische celdeling ondergaan”, zegt Dr. Schumacker. "Bijvoorbeeld, als het hart van een pasgeboren muis wordt beschadigd als hij een of twee dagen oud is, en dan wacht je tot de muis volwassen is, als je kijkt naar het gebied van het hart dat eerder beschadigd was, zou je nooit weten dat er schade was.”

In de huidige studie onderzochten Dr. Schumacker en zijn collega's of volwassen zoogdier cardiomyocyten konden terugkeren naar die regeneratieve foetale staat.

Omdat foetale cardiomyocyten overleven op glucose, in plaats van celenergie te genereren via hun mitochondriën, hebben Dr. Schumacker en zijn collega's het mitochondriën-geassocieerde gen UQCRFS1 verwijderd in de harten van volwassen muizen, waardoor ze terugkeren naar een foetusachtige staat.

Bij volwassen muizen met beschadigd hartweefsel zagen onderzoekers dat de hartcellen begonnen te regenereren zodra UQCRFS1 werd geremd. De cellen begonnen ook meer glucose op te nemen, vergelijkbaar met hoe foetale hartcellen functioneren, volgens de studie.

De bevindingen suggereren dat het veroorzaken van verhoogd glucosegebruik ook de celdeling en groei kan herstellen bij volwassen hartcellen en kan een nieuwe richting bieden voor het behandelen van beschadigde hartcellen, zei Dr. Schumacker.

“Dit is een eerste stap om een van de belangrijkste vragen in de cardiologie te kunnen beantwoorden: hoe we hartcellen kunnen laten herinneren hoe ze opnieuw kunnen delen zodat we harten kunnen herstellen?” zei Dr. Schumacker.

Voortbouwend op deze ontdekking, zullen Dr. Schumacker en zijn collega's zich concentreren op het identificeren van geneesmiddelen die deze reactie in hartcellen zonder genetische manipulatie kunnen opwekken.

“Als we een medicijn zouden kunnen vinden dat deze reactie op dezelfde manier zou activeren als de genetische manipulatie deed, dan zouden we het medicijn kunnen terugtrekken zodra de hartcellen zijn gegroeid”, zei Dr. Schumacker. “In het geval van kinderen met HLHS, zou dit ons in staat kunnen stellen om de normale dikte van de linkerventrikelwand te herstellen. Dat zou levensreddend zijn.”

De aanpak zou ook kunnen worden gebruikt voor volwassenen die schade hebben geleden door een hartaanval, zei Dr. Schumacker.

Referentie: “Mitochondria reguleren proliferatie bij volwassen hartmyocyten” door Gregory B. Waypa, Kimberly A. Smith, Paul T. Mungai, Vincent J. Dudley, Kathryn A. Helmin, Benjamin D. Singer, Clara Bien Peek, Joseph Bass, Lauren Beussink-Nelson, Sanjiv J. Shah, Gaston Ofman, J. Andrew Wasserstrom, William A. Muller, Alexander V. Misharin, G.R. Scott Budinger, Hiam Abdala-Valencia, Navdeep S. Chandel, Danijela Dokic, Elizabeth T. Bartom, Shuang Zhang, Yuki Tatekoshi, Amir Mahmoodzadeh, Hossein Ardehali, Edward B. Thorp en Paul T. Schumacker, 9 mei 2024, The Journal of Clinical Investigation. DOI: 10.1172/JCI165482

De studie werd ondersteund door National Institutes of Health-subsidies HL35440, HL122062, HL118491 en HL109478.