Heat shock proteïne-boosters: beschermers van het hart tegen boezemfibrilleren

Boezemfibrilleren is de meest voorkomende leeftijd-gerelateerde hartritmestoornis. Boezemfibrilleren gaat gepaard met een snelle en chaotische activatie van beide boezems, waardoor de hartslag onregelmatig en meestal te hoog is. Een verstoord eiwitbalans kan hier een rol in spelen. Onderzoeksresultaten van Stichting AFIP geven aan dat een herstel in eiwitten boezemfibrilleren mogelijk kan verhelpen. In dit artikel bespreken wij hoe.

Het hart als pomp

In een gezond hart start het sinusritme vanuit de sinusknoop in de rechterboezem. Hieruit ontstaan elektrische signalen die via boezemhartcellen richting de hartkamers verlopen via de atrioventriculaire (AV)-knoop. Daarna geeft de AV-knoop het elektrische signaal door aan de kamers, te beginnen met het tussenschot tussen de linker- en de rechterkamer. Hierin zijn speciaal gemodificeerde spiervezels gelegen, de Bundel van His en de Purkinje-vezels, die de impuls naar de onderste punt van het hart geleiden. Vanaf daar gaat het elektrische signaal omhoog door de kamerwand, en geeft daarmee de impuls voor de kamers om samen te trekken. Dus in één hartslag worden achtereenvolgens de boezems en vervolgens de kamers samengetrokken door de hartspier, zodat vanuit de kamers bloed naar de rest van het lichaam stroomt.

Wat is er mis tijdens boezemfibrilleren?

Tijdens boezemfibrilleren ontstaan de elektrische signalen niet alleen vanuit de sinusknoop, maar vanuit allerlei plekken in de boezems. Er is geen gestroomlijnde elektrische geleiding en vaste volgorde van samentrekken meer. Tijdens het normale sinusritme zullen eerst de boezems en daarna de kamers samentrekken. Bij boezemfibrilleren is de volgorde van samentrekken willekeurig.

Hierdoor vullen de kamers zich minder goed met bloed en zal er per samentrekking minder bloed naar de longen gepompt worden om zuurstof op te nemen. Ook gaat er hierdoor minder bloed naar de rest van het lichaam. Een patiënt kan zich daardoor kortademig gaan voelen en sneller vermoeid raken.

Een verstoorde eiwitbalans en de relatie tot boezemfibrilleren

De huidige behandelingen voor boezemfibrilleren zijn erop gericht om de chaos in elektrische signalen te onderdrukken om zo het hartritme weer goed te krijgen, maar dat is niet altijd effectief. Zeker niet voor patiënten die al langere tijd boezemfibrilleren hebben. Er lijkt dus meer mis te zijn met de boezems dan alleen de verstoorde elektrische signalen.

Er is steeds meer wetenschappelijk bewijs dat een verstoring in elektrische signalen komt door veranderingen in de structuur van boezemhartcellen. Wij hebben gevonden dat een verstoorde eiwitbalans in de boezemhartcellen hieraan ten grondslag ligt.

Eiwitten zijn de bouwstenen van de cel en spelen een belangrijke rol in het functioneren van de cellen. In de hartspiercellen bevinden zich bijvoorbeeld de sarcomeren, een unit bestaande uit contractiele eiwitten, die zorgen voor het samentrekken en ontspannen van de individuele hartspiercellen. Met elkaar verzorgen de hartspiercellen de pompfunctie van het hart.

Eiwitten bestaan uit een ketting van aminozuren die gemaakt zijn in de cel. Vervolgens zorgen speciale hulpeiwitten ervoor dat deze ketting goed gevouwen is en zijn functie goed kan uitvoeren, maar daar blijft het niet bij.

Hulpeiwitten vechten tegen stress

Door stress in de boezemhartcellen kunnen eiwitten beschadigd raken, waardoor ze niet meer goed kunnen functioneren. Hulpeiwitten zijn belangrijk in het herkennen van beschadigde eiwitten en helpen in het herstellen van de schade aan eiwitten

Stress in boezemhartcellen kan veroorzaakt worden door bijvoorbeeld de bekende risicofactoren voor boezemfibrilleren zoals:

• Hoge bloeddruk
• Hoog cholesterolgehalte
• Obesitas
• Diabetes

Hulpeiwitten zijn dus essentieel om tijdens en na stress de schade te herkennen en deze te helpen herstellen, om zo zorg te dragen voor een gezonde eiwitbalans in boezemhartcellen. Echter bij aanhoudende stress, lijken de hulpeiwitten niet meer voldoende aanwezig te zijn of zelfs uitgeput te raken.

Dit kan leiden tot het ontstaan van boezemfibrilleren en wanneer deze hartritmestoornis voortduurt zorgt het voor nog meer verstoringen in de eiwitbalans waardoor uiteindelijk de kans op het aanhouden van boezemfibrilleren groter wordt.

Diverse onderzoekers hebben gevonden dat de sarcomeren beschadigen of verdwijnen door boezemfibrilleren. Het gevolg hiervan is dat de boezemhartcellen niet meer goed kunnen samentrekken en daardoor kan het hart minder goed bloed rondpompen. Het verhogen (‘boosten’) van de hulpeiwitten zou dan ook effectief kunnen zijn om de eiwitbalans te herstellen. De belangrijkste hulpeiwitten zijn de heat shock proteïnen (HSPs).

Hoe kunnen we meer heat shock proteïnen in de boezemhartcellen krijgen? Dit kunnen we bijvoorbeeld doen met medicijnen.

Medicijnen die Heat shock proteïnen boosten

Al decennialang is er een medicijn op de markt tegen maagaandoeningen waarvan in de jaren ’90 bekend is geworden dat het ook HSPs in cellen kan verhogen. Dit medicijn is geranylgeranylaceton (GGA). GGA kan het hart beschermen tegen boezemfibrilleren in verschillende experimentele modelsystemen. Echter waren relatief hoge doseringen nodig om HSPs in de boezemhartcellen te verhogen en op die manier te beschermen tegen boezemfibrilleren. Het medicijn kon namelijk niet goed in de cellen worden opgenomen. Wat kunnen we hieraan doen?

Vissen in de vijver van HSP-boosters en de beste vangen

Wij hebben diverse GGA-derivaten ontwikkeld, die qua chemische structuren lijken op GGA, maar in het laboratorium betere eigenschappen hebben om in cellen te worden opgenomen. Enkele van deze derivaten bleken ook goede HSP-boosters te zijn en beschermden tegen de gevolgen van boezemfibrilleren en hielpen daarnaast ook in het herstellen van de hartcel functie in experimentele modelsystemen. Soms nog beter dan GGA zelf. Wij hopen dat in de toekomst de beste GGA-derivaten verder getest zullen worden in de hoop dat ze uiteindelijk zullen helpen in de behandeling van patiënten met boezemfibrilleren.