Minihart geeft inzicht wanneer intensieve inspanning schadelijk wordt

Onderzoekers van HealthTech Nexus, een samenwerking van de Universiteit Twente en het Radboudumc, hebben een minihart ontwikkeld om te onderzoeken wanneer intensieve inspanning schadelijk wordt voor het hart. Het zogenoemde Micro-Athlete-model bootst het menselijk hart na en maakt het mogelijk om de effecten van extreme inspanning, zoals een marathon of Ironman, in het laboratorium te bestuderen. De onderzoekers willen zo meer inzicht krijgen in hart- en vaatziekten.

Met gekweekt menselijk hartweefsel en elektrische stimulatie kunnen onderzoekers in het laboratorium duurinspanning nabootsen. "We kunnen sportomstandigheden simuleren door het hartweefsel te laten kloppen op een frequentie van 150 slagen per minuut", vertelt dr. Thijs Eijsvogels van het Radboudumc. De eerste resultaten van het onderzoek zijn veelbelovend. Het gestimuleerde hartweefsel vertoont dezelfde veranderingen in knijpkracht en afgifte van signaalstoffen als het hart van mensen die intensief sporten. Daarmee biedt het Micro-Athlete-model een basis voor vervolgonderzoek naar de effecten van zware inspanning op het hart.

Gekweekt hartweefsel

Het hartweefsel wordt gekweekt uit menselijke stamcellen en kan ook worden ontwikkeld uit cellen van individuele patiënten. Zo kunnen bijvoorbeeld huid- of bloedcellen worden hergeprogrammeerd tot stamcellen en vervolgens worden gebruikt om hartweefsel te kweken. Dat biedt mogelijkheden om patiëntspecifieke eigenschappen mee te nemen in onderzoek naar hartziekten.

"Door te onderzoeken hoe dit gekweekte hartweefsel zich gedraagt, kunnen we achterhalen wat een hartziekte veroorzaakt", zegt prof. Robert Passier van de Universiteit Twente. Volgens de onderzoekers kan het model bijdragen aan de ontwikkeling van meer mensgerichte onderzoeksmodellen en daarmee op termijn de afhankelijkheid van dierproeven verminderen.

Beperkingen

Het model heeft nog wel beperkingen. Het gekweekte hartweefsel bestaat voornamelijk uit hartspiercellen, terwijl een menselijk hart uit verschillende celtypen bestaat. De onderzoekers werken daarom aan verdere verfijning van het model. Zo willen zij ook andere celtypen toevoegen om te onderzoeken of dit de resultaten beïnvloedt.

Op termijn kan het Micro-Athlete-model helpen verklaren waarom extreme inspanning voor sommige mensen schadelijk is, terwijl anderen er geen problemen door ondervinden. Ook biedt het kansen voor meer gepersonaliseerde trainings- en behandeladviezen voor patiënten, recreatieve sporters en topsporters.

Het onderzoek maakt deel uit van HealthTech Nexus, de strategische samenwerking tussen het Radboudumc en het TechMed Centrum van de Universiteit Twente. Binnen deze samenwerking wordt ook met andere modellen van menselijk hartweefsel onderzoek gedaan naar hartontwikkeling en hart- en vaatziekten.