Schade aan het hart, bijvoorbeeld door een hartaanval, herstelt de mens niet zelf en is dus blijvend. Het herstellend vermogen van hartspiercellen gaat al snel na de geboorte verloren, wanneer deze cellen overgaan naar hun volwassen vorm. Onderzoekers van de Van Rooij groep, onder leiding van Eva van Rooij, hoogleraar Moleculaire Cardiologie bij het UMC Utrecht en groepsleider bij het Hubrecht Institute, ontdekten dat het eiwit ARID1A een belangrijke rol speelt bij het reguleren van deze overgang. 

Bij een hartaanval krijgt een gedeelte van de hartspier onvoldoende zuurstof door een blokkade in de bloedtoevoer. De hartspiercellen kunnen niet goed tegen dit zuurstoftekort en kunnen er schade door oplopen of zelfs afsterven. Eenmaal afgestorven hartcellen vormen zich in het volwassen hart niet opnieuw, waardoor het hart niet voldoende kan herstellen na een hartaanval of andere beschadiging. De harten van pasgeboren baby’s daarentegen zijn beter in staat zichzelf te repareren door nieuwe hartspiercellen te vormen. Onderzoekers van de Van Rooij groep vroegen zich af hoe het kan dat de cellen hun herstellend vermogen in de loop van de tijd verliezen, en of het mogelijk zou zijn dit vermogen weer te activeren in een volwassen hart om schade te repareren.

Van regeneratie naar maturatie

Onderzoeker Kees Boogerd legt uit wat er in de hartspiercellen van zoogdieren gebeurt vlak na de geboorte: “In eerste instantie zijn de hartspiercellen nog in staat tot herstel door zich te delen en zo nieuwe cellen te vormen. Dit noemen we regeneratie. Na een aantal dagen nemen de cellen echter hun rijpe, volwassen vorm aan. Ze zijn dan optimaal gespecialiseerd in samentrekken, om zo het hart stevig te laten kloppen, maar ze kunnen dan niet meer goed delen. Dat noemen we maturatie. De hartspiercellen schakelen dus als het ware over van regeneratie naar maturatie. Wij wilden graag weten hoe deze omschakeling gereguleerd wordt en of we daarop konden ingrijpen.”

Het eiwit ARID1A als regulator

Door experimenten in muizen en gekweekt menselijk hartweefsel ontdekten de onderzoekers dat het eiwit ARID1A een belangrijke rol speelt in de omschakeling. “Als we de hoeveelheid van dit eiwit verhoogden, zagen we dat de maturatie sneller ging en de cellen zich minder deelden. Als we ARID1A daarentegen juist uitzetten, kregen we het tegenovergestelde effect en gingen de cellen zich meer delen. De aanwezigheid van ARID1A zet dus de schakelaar om in de richting van maturatie: de cellen worden volwassen en verliezen hun vermogen om te delen. We ontdekten ook dat ARID1A dit regelt door een ander eiwit, YAP1, te remmen. Door deze ontdekkingen begrijpen we een stuk beter hoe het delen van hartspiercellen wordt geregeld,” vertelt Boogerd.

^{Aanwezigheid van ARID1A (roze) in de celkernen van hartspiercellen (groen), een aantal dagen na de geboorte. Credit: Kees Boogerd. Copyright: Hubrecht Institute.}

Toekomstige hartregeneratie

Met deze nieuwe kennis op zak, gingen de onderzoekers een stap verder en onderzochten ze of ze het herstel van hartspiercellen konden stimuleren bij hartschade. “Toen we ARID1A onderdrukten in ons model van hartschade, zagen we inderdaad een toename in regeneratie. De hartspiercellen rond het beschadigde weefsel begonnen zich te delen. Dat is fantastisch, want daarmee hebben we een potentiële strategie om hartregeneratie te stimuleren. Natuurlijk moeten we dit nog verder onderzoeken, om nog beter te begrijpen hoe we herstel van het hartweefsel kunnen stimuleren, maar dankzij onze bevindingen zijn we daar wel een stap dichterbij. Hopelijk kunnen we hierdoor in de toekomst bijdragen aan de ontwikkeling van behandelopties voor patiënten met hartschade”, concludeert Boogerd.

^{Een hartinfarct leidt tot verlies van hartspiercellen (groen) en de vorming van littekenweefsel (paars). Hierdoor kan het hart minder goed samentrekken. Credit: Kees Boogerd. Copyright: Hubrecht Institute.}