Een baanbrekende ontdekking van onderzoekers van het Francis Crick Institute toont aan dat de eigen samentrekkingen van het hart biologische signalen afgeven die de ontwikkeling ervan sturen. Dit inzicht, gebaseerd op onderzoek bij zebravissen, die veel overeenkomsten vertonen met het menselijk hart, werpt nieuw licht op aangeboren hartafwijkingen.
Het onderzoek, gepubliceerd in Developmental Cell, onthult dat de spierstructuren van het hart, de zogenaamde trabeculae, niet groeien door celdeling zoals men eerder dacht, maar door het aanwerven van naburige cellen. Dit proces, geobserveerd met geavanceerde 4D-beeldvorming, toont aan hoe het hart zich ontwikkelt tot een functioneel orgaan. Een sleutelbevinding is de ontdekking van een terugkoppelingslus: de samentrekkingen van het hart maken de hartspiercellen, de cardiomyocyten, zachter. Dit stelt de hartkamers in staat om uit te zetten, waardoor hun vermogen om bloed op te nemen toeneemt. Dit mechanisme fungeert tevens als een rem op de groei, wat zorgt voor een optimale ontwikkeling van het hart.
Toby Andrews, hoofdauteur van de studie, benadrukt dat het hart niet simpelweg 'voorgeprogrammeerd' is, maar een 'intelligente aanpasbaarheid' vertoont aan fysiologische behoeften. Deze plasticiteit is cruciaal voor het begrijpen van ontwikkelingsstoornissen van het hart. De bevindingen bieden potentieel voor nieuwe therapieën die deze natuurlijke groeiprocessen nabootsen om beschadigde harten te herstellen. Door te begrijpen hoe mechanische krachten celgedrag beïnvloeden, kunnen wetenschappers manieren ontwikkelen om gezonde hartregeneratie te bevorderen.
Rashmi Priya, hoofd van het Organ Morphodynamics Lab aan het Crick, onderstreept het klinische belang. Het begrijpen van de vorming van trabeculae is essentieel voor de aanpak van hartaandoeningen die geworteld zijn in ontwikkelingsafwijkingen. Onderzoek naar aangeboren hartafwijkingen (CHD) toont aan dat genetische factoren, zoals mutaties in genen die zowel in het hart als in de hersenen tot expressie komen, een rol spelen bij zowel hart- als hersenafwijkingen. Dit suggereert een gedeelde genetische oorzaak voor deze aandoeningen.
Dit onderzoek, gefinancierd door de British Heart Foundation, illustreert de kracht van interdisciplinaire wetenschap in het ontrafelen van fundamentele biologie en de impact ervan op de menselijke gezondheid. Het herdefinieert het hart als een actieve architect van zijn eigen vorm en functie. De complexiteit van de trabeculae, die een netwerk van spiervezels vormen, is cruciaal voor de bloedstroom en de hartslag. Defecten in deze structuren kunnen leiden tot hartfalen. De studie van trabeculatie in zebravissen, die transparante embryo's hebben, maakt het mogelijk om de ontwikkeling van het hart in real-time te observeren en de processen en moleculen die deze structuren vormen te identificeren, wat kan leiden tot betere diagnoses en behandelingen voor hartaandoeningen.