Stamcellen:
Reparatieteam voor het hart
Willy van Strien
Met dank aan Cicero, LUMC te Leiden
Bij een hartinfarct sterft een deel van het hart af. Hartspiercellen maken plaats voor littekenweefsel, waardoor het hart minder goed kan pompen. Er bestaat al een behandeling met stamcellen, maar daaraan valt nog wel iets te verbeteren.
Onderzoekers hebben nu een nieuw soort stamcellen ontdekt in het epicard, het laagje om het hart heen. Die stimuleren in het embryo de groei van het hart, maar daarmee is hun rol misschien niet uitgespeeld.
Een volwassen lichaam bestaat voornamelijk uit gespecialiseerde cellen die elk hun eigen plaats en taak hebben. Maar daarnaast zijn er ook cellen waarvan de functie nog niet vast ligt: de stamcellen. Onderzoekers hebben er verschillende typen van ontdekt.
Deze ‘volwassen’ stamcellen kunnen niet meer álle kanten op, zoals embryonale stamcellen dat wel kunnen. De hoofdrichting ligt vast. Maar daarbinnen kunnen ze nog een aantal verschillende wegen inslaan.
Nieuwe stamcel
In twee recente publicaties beschrijven onderzoekers van de afdelingen Anatomie en Embryologie, Moleculaire Celbiologie en Hartziekten een nieuw type stamcel. De naam is epdc, ofwel epicardium-derived cell: de cellen ontstaan in het epicard, de cellaag die de hartspier (het eigenlijke hart) aan de buitenkant bekleedt.
De onderzoekers hopen dat artsen deze cellen in de toekomst kunnen gebruiken voor de genezing van patiënten die een hartinfarct hebben doorgemaakt. Het hart is vaak in beeld als het om stamcellen gaat.
“De ontdekking dat je embryonale stamcellen vrij makkelijk in kloppende spiercellen kunt laten veranderen, heeft onderzoekers gestimuleerd om te kijken of er ook volwassen stamcellen zijn die zich tot hartcellen kunnen ontwikkelen”, verklaart John van Tuyn (Hartziekten), een van de auteurs.
Veel te winnen
“Het gebruik van volwassen stamcellen zou technisch veel makkelijker zijn en heeft veel minder ethische bezwaren.” “Bovendien is er juist bij hartziekten nog veel te winnen”, voegt collega Liesbeth Winter (Anatomie en Embryologie) daaraan toe.
“Een hartinfarct komt ontzettend vaak voor. Dan raakt een stukje kransslagader verstopt en daardoor sterft een deel van de hartspier af. Deze schade is onherstelbaar en hartspiercellen worden vervangen door littekenweefsel. Met stamcellen hopen artsen in de toekomst hartweefsel te kunnen herstellen. Die klinische behoefte drijft ons onderzoek”.
Dunne buis
De epdc’s zijn al lange tijd bekend uit de embryologie. Het hart ontstaat in een vroeg embryonaal stadium uit een dunne buis die zich op een gegeven moment kromt. Dan wordt die aan de buitenkant bekleed door het epicard.
Sommige van deze bekledende cellen maken zich vervolgens uit de epicardlaag los en veranderen uiterlijk van een blokvormige in een spoelvormige cel. De losse cellen gaan vervolgens het hart-in-wording binnen.
Verschillende celtypen
Prof. dr. Adriana Gittenberger-de Groot, hoogleraar Anatomie en Embryologie, beschreef dat proces en gaf de cellen hun naam, epdc. In een van de twee zojuist verschenen artikelen (in Cellular and Molecular Life Sciences) zet Winter op een rijtje wat er inmiddels over de rol van epdc’s in het embryonale hart bekend is.
“Ze blijken cruciaal te zijn”, vertelt ze. De embryonale epdc’s groeien uit tot verschillende celtypen, reden waarom ze stamcellen genoemd mogen worden. Hartspiercellen kunnen ze niet worden, maar ze kunnen zich wel specialiseren tot bindweefselcellen in de hartspier, tot gladde-spiercellen in de wand van de kransslagaders en tot bindweefselcellen in de vaatwanden.
Rol hervatten
Maar dat is niet alles. “Behalve dat ze deze fysieke bijdrage aan het hart leveren, hebben ze ook deels de regie over de hartontwikkeling”, zegt Winter.
“Onder hun invloed groeit het dunne laagje spier uit tot de dikke compacte spiermassa van het volwassen hart. Zonder epdc’s blijft de buis dun en gaat het embryo dood. In een wat later stadium zorgen de epdc’s ervoor dat de kransslagaders ontstaan.
Ze sturen bovendien de aanleg van het Purkinje-netwerk, het netwerk van zenuwvezels die de prikkels geleiden, zodat de hartspiercellen zich gecoördineerd samentrekken.”
Of de epdc’s na de vorming van het hart nog een rol spelen bij de groei, is niet bekend. Winter denkt van wel. Ze vermoedt ook, dat er in het volwassen hart epdc’s uit het epicard blijven ontstaan. En dat die de rol die ze in het embryo spelen kunnen hervatten wanneer een stukje van dat volwassen hart verloren gaat.
Winter verwacht dus dat epdc’s toegepast kunnen worden bij herstel van hartweefsel en kransslagaders na een hartinfarct, en in haar publicatie kondigt ze aan dat ze die mogelijkheid aan het onderzoeken is.
Juiste groeifactor
De tweede publicatie (in Stem Cells) onderbouwt dat vermoeden. “Toen elders ontdekt werd, dat in een kweekschaal (in vitro) uit het epicard van volwassen ratten epdc’s konden ontstaan en dat die zich konden ontwikkelen tot gladde-spiercellen, wilden we weten of dat bij mensen ook zo is”, vertelt auteur Van Tuyn.
Van hartweefsel dat bij hartoperaties was verwijderd haalde hij een stukje epicard af en kweekte dat. Als hij enzymen toevoegde om de cellen van elkaar los te maken, veranderde de blokvorm van die cellen spontaan in een spoelvorm.
Veelzijdig
De volgende vraag was, of deze zo ontstane menselijke epdc’s, net als hun ratten-tegenhangers, zich tot gladdespiercellen konden specialiseren. En dat deden ze, als hij maar de juiste groeifactor in de kweekbakjes deed.
Of de volwassen epdc’s in vitro ook bindweefselcellen kunnen vormen, heeft hij niet kunnen bekijken. “Ze lijken er op, dus het ligt voor de hand. Maar het is moeilijk om in de kweekschaal echte bindweefselcellen als zodanig te kunnen herkennen en te kunnen onderscheiden van epdc’s”, zegt hij.
Zeker is wel, dat de epdc’s meerdere potenties hebben: Van Tuyn ontdekte, dat ze ook botcellen kunnen vormen. Volwassen epdc’s zijn dus te beschouwen als ‘voorlopercellen’, is zijn conclusie.
Ze houden het midden tussen gespecialiseerde cellen (zoals gladde spiercellen) en embryonale stamcellen en kunnen zich differentiëren tot een beperkt aantal verschillende celtypen. Rest de vraag of volwassen epdc’s ook de regisserende rol van embryonale epdc’s zouden kunnen hervatten.
Nieuw hartweefsel
Wat verwachten Winter en van Tuyn nu precies aan therapeutische mogelijkheden voor hun epdc’s? Hartspiercellen kunnen het niet worden, dus als artsen beschadigd hartweefsel willen herstellen met behulp van stamcellen, moeten ze een ander type stamcel inspuiten.
Dat is ook al geprobeerd. “Maar de resultaten daarvan vallen tot nu toe op een aantal punten tegen”, zegt Van Tuyn. “Er ontstaan maar vrij weinig nieuwe hartspiercellen en meetbaar herstel van een beschadigde hartspier lijkt zo dus niet mogelijk. Je moet verder kijken dan naar hartspiercellen alleen, denken wij. Ook naar het omliggende weefsel”.
Regisseur
Als artsen de nog experimentele stamcelbehandeling uitbreiden met epdc’s, verwachten Winter en Van Tuyn, zal het herstel beter vlotten als deze cellen inderdaad weer een regisserende rol gaan spelen bij de groei van nieuw hartweefsel en nieuwe bloedvaatjes.
En ze zullen waarschijnlijk bindweefselcellen voor het nieuwe hartweefsel en bindweefselcellen en gladde-spiercellen voor de nieuwe kransslagaders leveren.
Extra operatie
Als in het volwassen hart nog steeds epdc’s ontstaan, zoals Winter en van Tuyn vermoeden, waarom dragen die dan niet vanzelf bij aan het herstel na een hartinfarct? “Ik denk dat ze dat wel doen, maar onvoldoende”, zegt Winter.
“Stamcellen zijn maar in heel kleine aantallen voorhanden. Ons idee is, dat de arts bij mensen na een hartinfarct een stukje epicard weghaalt, daaruit epdc’s kweekt, die vermenigvuldigt en inspuit op de plaats waar ze nodig zijn, samen met andere typen stamcellen. Dat vereist een extra operatie, maar als de epdc’s goed werken, is dat het waard.”
Ze is al begonnen om menselijke volwassen epdc’s in te spuiten in het hart van muizen waarbij ze een hartinfarct had opgewekt. “Als we dan epdc’s geven, functioneert het hart beter en worden meer nieuwe bloedvaatjes aangelegd dan wanneer we dat niet doen. De toepassing bij patiënten is nog een eind weg, maar we zijn optimistisch gestemd.”
Het originele artikel verscheen eerder in Cicero, nr 8 2007, het magazine van het LUMC te Leiden
Laatst bijgewerkt op 23 juni 2007
