"Knuffelhormoon" oxytocine blijkt herstel van hartspieren te stimuleren

Oxytocine is welbekend omdat het sociale banden stimuleert en prettige gevoelens doet ontstaan, bijvoorbeeld bij lichaamsoefeningen of bij het genieten van kunst of van seks. 

Het hormoon vervult echter veel functies, zoals het regelen van de lactatie en het samentrekken van de baarmoeder bij vrouwen en het regelen van de ejaculatie, het transport van het sperma en de productie van het hormoon testosteron bij mannen. 

En nu hebben onderzoekers van de Amerikaanse Michigan State University (MSU) in een studie dus nog een onverwachte functie gevonden. 

"We tonen hier dat oxytocine, een neuropeptide dat ook bekend staat als het liefdeshormoon, in staat is mechanismen in gang te zetten voor het herstellen van gekwetste harten bij zebravissen en in menselijke celculturen",  zei dokter Aitor Aguirre. "Dat opent de deur naar potentiële nieuwe therapieën voor de regeneratie van het hart bij mensen."

Aiguirre is hoogleraar aan het Departement of Biomedical Engineering van MSU en de senior auteur van de nieuwe studie. 

Na een hartaanval sterven meestal een groot aantal cardiomyocyten af. Omdat de hartspiercellen zeer gespecialiseerde cellen zijn, kunnen ze zich zelf niet weer aanvullen. 

Maar eerdere studies hadden aangetoond dat een subset van cellen in het epicardium een herprogrammering kunnen ondergaan om op stamcellen lijkende cellen te worden. Die worden Epicardium-derived Progenitor Cells (EpiPCs) genoemd - van het epicardium afgeleide voorlopercellen - en ze kunnen niet alleen cardiomyocyten regenereren maar ook andere soorten hartcellen. 

"Je kunt de EpiPCs bekijken als de steenhouwers die kathedralen herstelden in Europa in de middeleeuwen", zei Aguirre. 

Jammer genoeg voor ons verloopt de productie van EpiPCs bij mensen niet efficiënt genoeg voor het regenereren van het hart onder natuurlijke omstandigheden. 

En hier verschijnen dan de zebravissen op het toneel, kleine tropische zoetwatervissen die veel gebruikt als modelorganisme voor onderzoeken op gewervelden. Zebravissen zijn beroemd voor hun buitengewoon vermogen om organen te regenereren, onder meer hun hersenen, netvlies, inwendige organen, beenderen en huid.  

Zebravissen krijgen geen hartaanvallen, maar hun talrijke natuurlijke vijanden nemen graag een hap uit om het even welk orgaan van de visjes, ook uit hun hart. Zebravissen kunnen dan ook hun hart opnieuw laten aangroeien als tot een vierde ervan verloren is. Dat wordt gedeeltelijk gedaan door een proliferatie van cardiomyocyten - een snelle groei van het aantal door celdeling - maar ook door EpiPCs. 

Maar hoe kunnen de EpiPCs van de zebravissen het hart zo efficiënt herstellen? En kunnen we een 'wondermiddel' vinden bij de zebravissen dat op kunstmatige wijze de productie van EpiPCs bij mensen zou kunnen verhogen?

Jazeker, en dit wondermiddel lijkt oxytocine te zijn, zeggen de onderzoekers. 

De onderzoekers kwamen tot die conclusie omdat ze vaststelden dat bij zebravissen de expressie van het messenger RNA voor oxytocine in de hersenen toeneemt tot wel het twintigvoudige, binnen drie dagen na een cryoletsel aan het hart, een letsel dat het gevolg is van bevriezing.

Ze konden verder aantonen dat deze oxytocine vervolgens naar het epicardium van de zebravis migreert en zich daar bindt aan de oxytocine-receptor. Dat zet een moleculaire waterval in gang die de plaatselijke cellen ertoe aanzet uit te zetten en zich te ontwikkelen tot EpiPCs. Deze nieuwe EpiPCs migreren dan naar het myocardium van de zebravis waar ze zich ontwikkelen tot cardiomyocyten, bloedvaten en andere belangrijke hartcellen om de cellen die verloren zijn gegaan te vervangen.  

Cruciaal is dat de onderzoekers konden aantonen dat oxytocine een gelijkaardig effect heeft op menselijke weefsels in vitro - gekweekt in het labo. 

Oxytocine - maar geen enkel ander van de 14 andere neurohormonen die getest werden - stimuleerde culturen van menselijke geïnduceerde pluripotente stamcellen (human Induced Pluropotent Stem Cell, hIPCS) om EpiPCs te worden tot wel twee keer meer dan normaal. Dat is een veel sterker effect dan bereikt wordt met andere moleculen waarvan eerder aangetoond is dat ze de productie van EpiPCs stimuleren bij muizen. 

Omgekeerd verhinderde het genetisch uitschakelen van de oxytocine-receptor de regeneratieve activering van menselijke EpiPCs in de kweken. De onderzoekers toonden ook aan de link tussen oxytocine en de stimulatie van EpiPCs de belangrijke 'TGF-β signaalweg' is, waarvan geweten is dat die de groei, differentiatie en migratie van cellen regelt. 

"Deze resultaten tonen dat het waarschijnlijk is dat de stimulering door oxytocine van de EpiPC-productie in grote mate evolutionair bewaard is gebleven bij mensen. Oxytocine wordt veel gebruikt in de ziekenhuizen voor andere doeleinden, dus het een nieuwe functie geven voor patiënten met hartschade vereist niet veel fantasie. Zelfs als de regeneratie van het hart maar gedeeltelijk is, zouden de voordelen voor de patiënten enorm kunnen zijn", zei Aguirre. 

"Nu moeten we kijken naar oxytocine bij mensen na een hartletsel. Oxytocine zelf blijft maar kort bestaan in de bloedcirculatie en haar effecten bij mensen kunnen daardoor tegengehouden worden. Speciaal ontworpen middelen met een langere halveringstijd of meer kracht, zouden in dit verband nuttig kunnen zijn. Al met al zijn pre-klinische testen op dieren en klinische testen bij mensen nodig om vooruitgang te boeken", zo zei hij. 

De studie van Aguirre en zijn collega's is gepubliceerd in Frontiers in Cell and Developmental Biology. Dit artikel is gebaseerd op een persmededeling van Frontiers.