Schade herstellen na een hartaanval

De hartwand bestaat uit drie lagen. De middelste, dikste laag is de spierlaag - oftewel het myocard - en zijn functie is het genereren van kracht om bloed het hele lichaam rond te pompen.

“Het interessante van het hartspierweefsel is dat het zo mooi georganiseerd is”, vertelt Mostert. “Het bestaat uit een groot aantal lagen – plakken met een parallelle organisatie van cellen en weefsel. Die plakken zijn steeds een klein beetje geroteerd ten opzichte van elkaar, waardoor je een heel efficiënt mechanisme krijgt om bloed te pompen.”

Onherstelbare schade

Als je een hartaanval krijgt, dan gebeuren er twee belangrijke dingen, legt de promovenda uit. “Je hartspierwand krijgt geen bloed en zuurstof meer en als gevolg daarvan gaan veel kloppende hartcellen dood. Daarnaast raakt het weefsel die belangrijke organisatie kwijt.” Hartcellen kunnen zich niet delen en opnieuw functioneel worden, dus het hart kan zichzelf helaas niet regenereren. “Als je een wondje op je huid krijgt, dan wordt er weer nieuw weefsel aangemaakt. Maar iedere schade aan het hart is erg, omdat het in principe onherstelbaar is.”

Na een hartaanval wordt op de plaats waar de hartcellen zijn afgestorven een dik littekenweefsel aangemaakt. “Stel je een ballonnetje voor, waarbij een deel een stuk stijver is dan de rest”, vertelt ze. “Omdat een deel zo stijf is, moet het hart steeds harder zijn best doen om met dezelfde kracht het bloed rond te pompen.”

De kwaliteit van het leven bij deze patiënten neemt enorm af – ze worden kortademig en hun conditie loopt hard achteruit – maar ook de levensverwachting wordt veel kleiner. “Omdat het hart steeds zo ontzettend hard moet werken, leidt dat na verloop van tijd tot hartfalen”, aldus Mostert. De grote vraag die in haar onderzoek centraal staat is daarom: hoe kunnen we de weefselstructuur na een hartinfarct herstellen en de normale hartfunctie weer terugkrijgen?

Kloppend hartweefseltje

Hartcellen kunnen zich in het lichaam niet delen, maar rond 2007 werd ontdekt dat je hartcellen in vitro (buiten het lichaam) kunt maken van stamcellen. “Dit leidde tot enorm hoge verwachtingen wat betreft regeneratie van de hartspierwand door de enorme potentie van deze cellen!”, vertelt Mostert.

Het idee was dat je nieuwe hartcellen zou kunnen maken en deze in het hart zou kunnen terugstoppen om het beschadigde weefsel te herstellen. Maar dat blijkt dus helaas niet zo te werken, constateert ze. “We zijn dit al jaren aan het proberen, maar het is enorm ingewikkeld om met slechts injectie van nieuwe hartspiercellen de functie van het hart te herstellen.”

Om dat wel te laten werken, is het van essentieel belang om eerst die juiste organisatie in het weefsel terug te krijgen, stelt ze in haar proefschrift. Om te kijken hoe we dat het beste kunnen doen, werkt ze in het lab met een minuscuul kloppend hartweefseltje dat opgekweekt is van menselijke stamcellen.

Door gebruik te maken van de zogenaamde mechano-sensitiviteit - de gevoeligheid van de cellen ten opzichte van mechanische stimuli - kun je de cellen allerlei stimuli geven en kijken wat de respons is van de cellen. “Zo kwamen we erachter dat we de organisatie van hartspiercellen kunnen sturen met een aantal mechanische cues, zoals rek in de juiste richting”, vertelt ze.

Niet de vijand maar de vriend

In de hartspier zitten twee belangrijke typen cellen. Cardiomyocyten - oftewel de kloppende hartcellen - zijn verantwoordelijk voor het genereren van kracht om het hart te laten kloppen.

Het tweede type zijn cardiale fibroblasten. Deze maken en organiseren de matrix en hebben dus een belangrijke functie bij het herstellen van de organisatie van de cellen. “Als we controle krijgen over deze twee typen cellen en deze op de juiste manier kunnen sturen, dan kunnen we weefselorganisatie herstellen”, stelt Mostert.

Mostert ontdekte dat je fibroblasten, die na een hartinfarct ruimschoots aanwezig zijn in de hartspier, kunt gebruiken voor de reorganisatie van het weefsel.

“Fibroblasten worden vaak als de ‘slechte cellen’ gezien”, vertelt ze. Tijdens een hartinfarct gaan er veel cardiomyocyten dood en worden ze vervangen door de fibroblasten, wat eigenlijk niet de bedoeling is. “Maar we zien nu dat hun aanwezigheid niet per se slecht hoeft te zijn”, zegt Mostert. “Als we ze op de juiste manier manier sturen, dan kunnen ze ons juist helpen in het herstellen van het weefsel. Dan zijn ze niet de vijand maar de vriend.”

Jonge cellen

Een andere belangrijke uitkomst van haar onderzoek is dat de ‘leeftijd’ van de cel invloed heeft op zijn sensitiviteit.

“Normaal gesproken gebruik je een stamcel om in 21 tot 40 dagen een functionele, kloppende hartcel te kweken”, legt ze uit. “Nu blijkt dat deze hartcel helemaal niet zo goed reageert op zijn omgeving.” Ze ontdekte dat een cel op dag 12 een stuk sensitiever is en nog wel vatbaar voor cues. “Er is zo vaak geprobeerd om de cellen in het hart te stoppen, maar ze koppelen niet aan hun omgevingen en worden niet functioneel. Als je jongere cellen gebruikt, dan werkt dat misschien wel.”

Ze gebruikt een analogie met een bakstenen muur om haar punt te maken. Als er allerlei gaten in een muur zitten, dan is het lastig om ze op te vullen met nieuwe bakstenen, want die zijn hard en moeten dus exact in die gaten passen. Je kunt beter klei gebruiken die nog helemaal vervormbaar is en zich makkelijk aanpast aan zijn omgeving.

“We zijn nu aan het kijken of deze jonge cel beter kan hechten en integreren in het weefsel en of dit uiteindelijk kan leiden tot weefselorganisatie en functieherstel.”

Twee feesten

De promovenda heeft dit jaar twee grote feesten te vieren; naast haar promoveren gaat ze binnenkort ook trouwen.

“De afgelopen jaren zat ik een beetje in een tussenfase, het was een comfortabel plekje waar je nog niet zoveel belangrijke keuzes hoefde te nemen over het leven”, zegt ze. Het trouwen en “het boekje indienen” voelen voor haar als twee enorme stappen naar volwassenheid. Voor beide geldt dat het nieuwe deuren opent en tegelijkertijd ook deuren sluit. “Dat vind ik soms lastig, maar vooral heel mooi.”

Bron: Cursor (door Martina Silbrníková).