Beweging is een medicijn, horen we vaak zeggen. Maar net zoals bij elk medicijn geldt: te veel is niet altijd goed. Wat is te veel sporten, en wat doet dat met het hart? Is het lopen van een marathon of meedoen aan een Ironman-triatlon nog gezond, of juist niet? Onderzoekers ontwikkelden een minihart dat het menselijk hart nabootst: de Micro-Athlete,- een hart-on-a-chip, en dit biedt nieuwe inzichten in onderzoek naar hart- en vaatziekten.
Micro-Athlete
“Stel je een miniatuurhart voor dat in het laboratorium een marathon loopt”, zegt Thijs Eijsvogels, universitair hoofddocent aan de afdeling Medische Biowetenschappen van het Radboudumc. Hij maakt deel uit van het HealthTech Nexus-team dat een in-vitro model ontwikkelt met gekweekt menselijk hartweefsel. Dit weefsel wordt gestimuleerd met elektrische pulsen, waardoor duurinspanning wordt nagebootst. De stimulatie kan variëren in intensiteit, van laag tot hoog, en in duur, van één tot vier uur. “We kunnen sportomstandigheden simuleren door het hartweefsel te laten kloppen op een frequentie van 150 slagen per minuut”, legt Eijsvogels uit.
Maar hoe nauwkeurig voorspelt dit heart-on-a-chip model de werking van een echt menselijk hart? “De resultaten zijn veelbelovend. Het gestimuleerde hartweefsel laat dezelfde verandering in de knijpkracht en afgifte van signaalstoffen zien als bij mensen die intensief sporten”, vertelt Eijsvogels. “Dat betekent dat het model de reacties van het menselijk hart weerspiegelt, waardoor het een betrouwbaar uitgangspunt is voor vervolgonderzoek.”
Technologie op basis van patiëntencellen
Het gekweekte hartweefsel wordt gemaakt uit menselijke stamcellen: cellen die zich kunnen ontwikkelen tot allerlei celtypen, van spier- tot hersencellen. “Als een patiënt een hartaandoening heeft, kunnen we huid- of bloedcellen afnemen en die herprogrammeren tot stamcellen”, vertelt Robert Passier, hoogleraar aan de Universiteit Twente en expert op het gebied van stamcellen en hart- en vaatziekten.” Uit die stamcellen kunnen we vervolgens hartweefsel kweken. Door te onderzoeken hoe dat weefsel zich gedraagt, kunnen we achterhalen wat de hartziekte veroorzaakt.”
De onderzoekers zien het model als een belangrijke stap richting verfijnde, mensgebaseerde modellen voor onderzoek naar hart- en vaatziekten. Daarmee wordt ook de noodzaak van dierproeven verminderd. Eijsvogels licht toe: “Gedwongen rennen of zwemmen kan bij dieren veel stress op het hart veroorzaken. Dan is de vraag: kijken we naar de effecten van stress of naar inspanning op het hart?”
Impact
Op de lange termijn kan het model onderzoekers helpen te begrijpen waarom extreme inspanning schadelijk is voor het hart en waarom sommige mensen daar gevoeliger voor zijn dan anderen. Ook kan het leiden tot meer gepersonaliseerde trainings- en behandelplannen, zowel voor mensen die revalideren na een ingreep als voor recreatieve en topsporters.
“Zo’n model kan ons helpen met vaststellen wie gevoeliger is voor inspanningsgerelateerde hartschade en wie niet”, zegt Passier. “Die informatie kan artsen helpen de beste strategie voor hun patiënten te adviseren: bijvoorbeeld hoe intensief iemand veilig kan sporten op basis van het individuele risico.”
Volgende stappen
Op dit moment is het model nog een vereenvoudigde weergave van het menselijke hart, omdat het voornamelijk uit hartspiercellen bestaat. Een menselijk hart is veel complexer en bevat vele andere celtypen die nog niet in het model zijn opgenomen. Passier: “Een van de volgende stappen is die andere celtypen in het model opnemen en kijken of dat de resultaten verandert. We blijven het model constant verbeteren.”
Het onderzoeksteam bereidt hun eerste publicatie voor en de eerste resultaten zijn veelbelovend. Ze zien mogelijkheden om de technologie toe te passen op onderzoek naar andere hartaandoeningen. Samenwerking is daarvoor essentieel. Eijsvogels benadrukt: “Het is belangrijk dat wij dit onderzoek samendoen. Zo vergroten we ons begrip van hoe het hart werkt. Het Micro-Athlete model kan ook antwoorden opleveren op andere vragen in de sportcardiologie en de klinische praktijk.”
Over HealthTech Nexus
Dit onderzoek wordt uitgevoerd vanuit HealthTech Nexus, de strategische samenwerking tussen het Radboudumc en de Universiteit Twente. Zij zetten zich samen in voor de 'unmet need' van de zorg: urgente behoeftes waar nog geen goede oplossingen voor bestaan.
Lees het uitgebreide artikel over het onderzoek, de technologie achter het Micro-Athlete-model en de onderzoekers die eraan werken hier.
-
Meer weten over deze onderwerpen? Klik dan via onderstaande buttons door naar meer nieuws.
Nieuws homepage Patientenzorg en Nieuws en verhalenHealthTech NexusRadboudumc Centrum voor Hart en Vaten
