Kleine moleculen gebruiken om hartweefsel te regenereren
Nieuw onderzoek, dat in het tijdschrift verschijnt Natuurcommunicatie, laat zien dat het afleveren van twee kleine moleculen aan muizen hun hart helpt herstellen na een hartaanval.
Hartziekte is de belangrijkste doodsoorzaak in de Verenigde Staten en verantwoordelijk voor bijna 1 op de 4 sterfgevallen in het land.
Een ongunstige cardiovasculaire gebeurtenis, zoals een hartaanval, beschadigt doorgaans de cellen waaruit de hartspier bestaat.
Deze cellen worden cardiomyocyten genoemd, en als je ze verliest, lopen mensen het risico op hartfalen - een aandoening waarbij het hart het bloed niet effectief naar de rest van het lichaam kan pompen.
De wetenschappelijke consensus is dat volwassen harten geen nieuwe hartspiercellen meer kunnen aanmaken. Dit onvermogen is de reden waarom het hart zichzelf niet kan regenereren na een hartaanval wanneer enorme aantallen hartspiercellen verloren gaan.
Nieuw onderzoek hernieuwt echter de hoop om beschadigd hartweefsel te beschermen door kleine moleculen te gebruiken die microRNA's worden genoemd.
Waarom microRNA's belangrijk zijn voor het hart
MicroRNA's regelen de genfunctie en ze kunnen in overvloed worden aangetroffen wanneer het hart zich ontwikkelt.
Eerder onderzoek heeft een cluster van microRNA's geïdentificeerd, miR-17-92 genaamd, die bepaalt hoe cardiomyocyten zich vermenigvuldigen. Da-Zhi Wang, Ph.D., cardiologie-onderzoeker in het Boston Children’s Hospital en hoogleraar kindergeneeskunde aan de Harvard Medical School in Boston, MA, leidde dit eerdere onderzoek.
Nu hebben Prof. Wang en zijn collega's ingezoomd op twee leden van deze microRNA-familie: miR-19a en miR-19b.
In de nieuwe studie laten prof.Wang en zijn collega's zien hoe deze twee microRNA-moleculen hartregeneratie na een hartinfarct kunnen stimuleren.
De bevindingen kunnen hartfalen na een hartaanval helpen voorkomen, wat volgens de onderzoekers "de belangrijkste doodsoorzaak en morbiditeit bij mensen" is.
Het korte- en langetermijneffect van microRNA's
Prof. Wang en team gebruikten een muismodel van een hartaanval en leverden de microRNA's op twee verschillende manieren af.
Ten eerste dienden ze de met lipide bedekte moleculen rechtstreeks aan de muizen toe. Ten tweede plaatsten de onderzoekers de microRNA's in een adeno-geassocieerd virus - dat wil zeggen, een gentherapievector die gericht was op het hart.
Met beide leveringsmethoden waren de resultaten veelbelovend, zowel op lange termijn als op korte termijn.
Namelijk, in de eerste 10 dagen na een hartaanval verminderden de microRNA's de celdood en stopten ze de ontstekingsreactie die typisch de hartspier beschadigt tijdens een hartaanval.
De onderzoekers voerden ook een genoombrede transcriptoomanalyse uit die onthulde hoe miR-19a / 19b de genen onderdrukte die de ontstekingsreactie en acute celdood controleerden.
Na verloop van tijd hadden de harten van de muizen die de moleculen ontvingen meer gezond weefsel, minder beschadigd weefsel, een betere contractiliteit van de hartspier en verminderde gedilateerde cardiomyopathie - een aandoening waarbij de hartspier dunner wordt, wat uiteindelijk het hart verzwakt.
"Het oorspronkelijke doel is om het hart te redden en te beschermen tegen langdurige schade", legt prof. Wang uit. "In de tweede fase geloven we dat microRNA's helpen bij de proliferatie van cardiomyocyten."
De voordelen van microRNA-therapie
De onderzoekers leggen vervolgens de voordelen van microRNA-therapie uit. In tegenstelling tot gentherapie, zeggen ze, blijven de microRNA-moleculen niet in het hart nadat ze hun doel hebben bereikt.
"Ze gaan erg snel naar binnen en gaan niet lang mee, maar ze hebben een blijvend effect bij het herstellen van beschadigde harten", legt een van de corresponderende auteurs van de studie, Jinghai Chen, Ph.D. uit.
"We gaven muizen slechts één injectie toen het hart de meeste hulp nodig had, […] daarna bleven we het expressieniveau van miRNA19a / b na injectie controleren", voegt Chen toe. "Na een week nam de expressie af tot een normaal niveau, maar de bescherming duurde meer dan een jaar."
"MicroRNA's houden een enorme belofte in om krachtige instrumenten te worden om hart- en vaatziekten te bestrijden", schrijven de onderzoekers, die vervolgens van plan zijn om de behandeling bij een groter zoogdier te testen voordat ze verder gaan met studies bij mensen. Prof. Wang en collega's concluderen:
"[M] iR-19a / 19b-gemedieerde vroege hartbescherming zou een venster kunnen openen voor de ontwikkeling van effectieve therapie voor een hartaanval en grote voordelen opleveren voor patiënten met hartfalen."
