De studie van Jacqueline Bliley en Mathilde Vermeer et al., geaccepteerd in Science Translational Medicine, laat zien dat de modulatie van druk de contractiekracht van hartspierweefsels in een kweekschaaltje bevorderd. Belangrijker nog provoceert het een ziektebeeld in hartspierweefsels welke genetisch identiek zijn aan een patiënt met een overerfbare afwijking die leidt tot aritmogene cardiomyopathie. Deze studie is onderdeel van een doorlopende trans-Atlantische samenwerking tussen de groep van Peter van der Meer en Adam W. Feinberg, hoofdonderzoeker bij Carnegie Mellon University in Pittsburgh.
Isometrische versus excentrische en concentrische contractie
De wetenschap is tot dusverre niet in staat om hartspiercellen uit het hart van patiënten in het laboratorium te kunnen onderzoeken. Echter, sinds de opkomst van geïnduceerde stamcellen kan men van elke lichaamscel een stamcel maken. Deze stamcellen kunnen daarna gedifferentieerd worden tot hartspiercellen, waardoor we via een indirecte manier toch hartspierweefsels van een patiënt kunnen onderzoeken in het laboratorium. Nu vertoont het hart 3 verschillende typen contracties. Tijdens de diastole, vullen de ventrikels zich met bloed waardoor de ventrikelwand oprekt (spierverlenging= excentrische contractie). Wanneer de ventrikels volledig zijn gevuld met bloed, wordt er druk opgebouwd in de wand zonder daadwerkelijke spierverkorting of verlenging (=isometrische contractie). Wanneer de aortakleppen zich openen, is de wandspanning in de ventrikels hoog genoeg om de weerstand in de aorta te overkomen. Tijdens de systole, trekt de ventrikelwand trekt zich samen om het bloed de aorta in te pompen (spierverkorting=concentrische contractie). Het hart is in staat de spieren in de hartwand tot 30% van haar maximale lengte te verkorten. Hoe hoger dit percentage, hoe beter de pompfunctie.
Belangrijkste bevindingen
Tot dusverre is de wetenschap alleen in staat geweest om onderzoek te doen naar isometrische contractie van hartspierweefsels in een kweekschaaltje (~2% contractiele spierverkorting). Ons onderzoek laat zien dat juist de excentrische en concentrische contractie bepalend zijn om tot optimale contractiekracht te komen. Om de druk in een kweekschaaltje te kunnen moduleren, wordt gebruik gemaakt van een spanningsboog die tegendruk levert op het weefsel. Hierdoor kunnen de hartspierweefsels zich over tijd onbeperkt verkorten en verlengen (>20% contractiele spierverkorting). De dikte van deze boog bepaald hoeveel tegendruk wordt geleverd en is daarmee bepalend voor de gegenereerde contractiekracht. Echter, wanneer de cellen van deze hartspierweefsels een genetische mutatie hebben in het gen DSP (desmoplakin), één van de genetische oorzaken van aritmogene cardiomyopathie, leidt meer tegendruk tot een slap uitgerekt stukje weefsel wat een verminderde contractiekracht vertoond ten opzichte van gezonde hartspierweefsels. Dit beeld lijkt daarmee sterk op het klinische ziektebeeld van patiënten met aritmogene cardiomyopathie. Het grote voordeel van deze bevinding is dat onderzoekers op deze manier beter in kaart kunnen brengen hoe het ziektebeeld ontstaat en verloopt, zonder hiermee de patiënt verder te belasten. Dit kan uiteindelijk leiden tot een beter begrip van de ziekte, waarmee therapeutische ontwikkelen bespoedigd zouden kunnen worden.
