DOOR FRONE VANDEWIELE. Het hart is waarschijnlijk het meest iconische orgaan in ons lichaam. Hoeveel liedjes of gedichten kent u bijvoorbeeld over de lever of over de nier? Dat het hart zo’n gekend orgaan is, is helemaal terecht. Zijn enige en cruciale functie: bloed pompen. Maar wat als het mis gaat?

Frone Vandewiele

0.8 seconden, zo lang duurt een gemiddelde hartslag in rust. In die tijd vult het hart zich volledig met bloed en pompt dat dan ook nog eens naar buiten. Dat ons hart bliksemsnel slaat heeft het te danken aan zijn eigen elektrische circuit. Voor de goede werking van het hart is het dan ook belangrijk dat dit systeem optimaal werkt. Bij mensen met hartritmestoornissen is dat niet het geval. Wat zijn de mechanismen achter die stoornissen en hoe kunnen we ze effectief en gericht behandelen? Dat zijn de centrale vragen van mijn doctoraat.

Wat zijn hartritmestoornissen?

De definitie zegt “afwijkingen van het ritme waarmee het hart pompt”. Da’s natuurlijk heel breed. Het omvat alle stoornissen waarbij (een deel van) het hart te snel, te traag of onregelmatig slaat. Wel veroorzaken ze allemaal hetzelfde probleem: een inefficiënte pompfunctie. Soms verlopen hartritmestoornissen ongemerkt, maar vaak ervaren mensen ook lichamelijke klachten. In ernstige gevallen kunnen deze stoornissen zelfs tot de dood leiden. Het is daarom erg belangrijk om ze te voorkomen.

Huidige therapieën

Wanneer er tijdens hartritmestoornissen een probleem optreedt in het elektrisch circuit, is de coördinatie van het pompend hart verstoord. Dit is exact wat de klachten en problemen bij mensen met hartritmestoornissen veroorzaakt. Er kan zich echter meer dan één probleem voordoen in het elektrisch circuit. Afhankelijk van het type hartritmestoornis en van de ernst ervan, heeft de cardioloog keuze uit verschillende behandelmethoden. Vaak is medicatie de meest voor de hand liggende behandeling, en bovendien ook de gemakkelijkste. Jammer genoeg blijken hedendaagse medicijnen voor hartritmestoornissen niet altijd even goed te werken. Ze veroorzaken zelfs dikwijls nieuwe hartritmestoornissen in de patiënt; er is dus meer aan de hand. Er is duidelijk nood aan meer onderzoek naar de mechanismen achter hartritmestoornissen. Alleen zo kunnen we medicatie efficiënter en gerichter maken voor patiënten.

Het elektrisch circuit in het hart: hoe werkt dat nu?

Overal in ons lichaam ontstaan constant kleine elektrische stroompjes, die zich gaan verplaatsen naar hun bestemming. Elektriciteit is een van de manieren die ons lichaam gebruikt om signalen te versturen, ook in het hart. In elke hartspiercel waar een elektrisch signaal arriveert, komt er een kettingreactie op gang die de cel doet samentrekken, waardoor het hart gaat kloppen. De verantwoordelijke voor het ontstaan en voortbewegen van deze elektriciteit: ionenkanalen. Ionenkanalen zijn als het ware poorten, aanwezig in elke cel, waar ze dienen als sensoren. Ze voelen een verandering in de omgeving, openen hun poort voor ionen (geladen deeltjes) en gaan zo de prikkel uit de omgeving omzetten in een elektrisch signaal. Er bestaan ontelbaar veel soorten ionenkanalen, die bovendien gevoelig zijn voor verschillende soorten prikkels. Sommigen openen hun poort bij temperatuursveranderingen (wanneer we onze hand in warm of koud water steken, bijvoorbeeld), anderen dan weer bij een pijnprikkel. In de sinusknoop reageren de ionenkanalen op de lading aanwezig in de cel. Wanneer deze lading een bepaalde waarde bereikt, openen de ionenkanalen in de sinusknoop, waardoor het elektrisch signaal verstuurd wordt naar de hartspiercellen.

Ionenkanalen zijn als het ware poorten, aanwezig in elke cel, waar ze dienen als sensoren. Ze voelen een verandering in de omgeving, openen hun poort voor ionen (geladen deeltjes) en gaan zo de prikkel uit de omgeving omzetten in een elektrisch signaal.

Hoe kan een elektrisch signaal het hart doen pompen?

Een andere belangrijke speler in de hartspiercellen is het calcium-ion (Ca2+). Net zoals Romeo en Julia, zijn Ca2+ en contractie (het samentrekken van de spiercel) een onafscheidelijk duo. In een cel in rust is Ca2+ goed opgeborgen, maar om te kunnen samentrekken, moet het worden bevrijd. Ook in dit proces zijn ionenkanalen essentieel.

De meeste ionenkanalen in hartspiercellen reageren op het aankomend elektrisch signaal van de sinusknoop. De ionenstroom door open kanalen zorgt voor de bevrijding van het opgeborgen Ca2+, die dan weer zorgt voor contractie van de cel. Wanneer een groep hartspiercellen gaat samentrekken op een gecoördineerde manier, krijgen we een goed pompend hart. De sinusknoop is dus de oorzaak van elke hartslag. Telkens opnieuw creëert hij een elektrische stroom, en dus gaat telkens opnieuw je hart bloed pompen door je lichaam. De sinusknoop kan zich ook aanpassen: wanneer we sporten bijvoorbeeld, gaat hij sneller elektrische signalen afvuren zodat ons hart sneller gaat slaan. Als we aan het rusten zijn, gaat hij dan weer trager vuren, zodat ons hart trager gaat slaan.

De sinusknoop is dus de oorzaak van elke hartslag. Telkens opnieuw creëert hij een elektrische stroom, en dus gaat telkens opnieuw je hart bloed pompen door je lichaam.

Wat ga ik onderzoeken?

Mijn eigen onderzoekspijlen zijn gericht op Ca2+-afhankelijke hartritmestoornissen. Het is namelijk zo dat bij bepaalde ziektebeelden, bijvoorbeeld na een hartinfarct, Ca2+ zichzelf bevrijdt zonder dat er eerst ionenkanlen openen. Deze Ca2+ is nu de oorzaak van een nieuw elektrisch signaal in de cel, en zal zich bovendien verspreiden naar de hartspiercellen in de omgeving, die dan allemaal gaan samentrekken. Het probleem is dat dit nu onafhankelijk gebeurt van het signaal van de sinusknoop; de coördinatie van samentrekken is verdwenen en hartritmestoornissen ontstaan. Wat onderzoekers nog steeds niet goed weten is hoe de Ca2+ die zichzelf bevrijdt zorgt voor een nieuw elektrisch signaal. Indien we dit mechanisme kunnen ophelderen, zou het mogelijk zijn om dit proces te blokkeren en zo hartritmestoornissen te voorkomen.

Bij bepaalde ziektebeelden bevrijdt Ca2+ zichzelf zonder dat er eerst ionenkanlen openen. Deze Ca2+ is nu de oorzaak van een nieuw elektrisch signaal in de cel, en zal zich bovendien verspreiden naar de hartspiercellen in de omgeving, die dan allemaal gaan samentrekken.

Mijn onderzoek richt zich op twee ionenkanalen, die hier de schuldige zouden kunnen zijn: ze heten TRPM4 en TMEM16A. Beide zijn ze gevoelig aan veranderingen van de hoeveelheid Ca2+ aanwezig in de cel. Met andere woorden, ze gaan hun poorten openen wanneer er Ca2+ vrijkomt. Volgens mijn theorie zijn TRPM4 en TMEM16A samen verantwoordelijk voor het elektrisch signaal nadat Ca2+ zichzelf heeft bevrijd, en dus zijn zij de aanwijsbare schuldigen voor hartritmestoornissen. Hoe testen we dat? Simpel: we blokkeren die kanalen. Indien we dan zien dat er geen, of veel minder, stoornissen ontstaan, kunnen we bewijzen dat onze theorie klopt en staan we weer een stap dichter bij het ontwikkelen van therapieën voor patiënten die beter en efficiënter zijn. Dat is mijn doel; dat is waarom ik aan onderzoek doe.