Het menselijk hart werkt non-stop. Dag in dag uit pompt het bloed door het lichaam en past het zich daarbij aan aan allerlei soorten belasting. Twee recente onderzoeken laten zien hoe complex dit aanpassingsvermogen is.

Een onderzoek onder meer dan 11.000 mensen suggereert dat langdurige blootstelling aan licht ’s nachts verband houdt met veranderingen in de structuur en functie van het hart. Tegelijkertijd komt een tweede onderzoek tot een opmerkelijke bevinding: na een hartaanval blijkt het hart van een volwassene daadwerkelijk nieuwe hartspiercellen te kunnen aanmaken. De twee onderzoeken richten zich op totaal verschillende vraagstukken. Samen laten ze echter zien dat het hart geen statisch orgaan is. Het kan veranderen, reageren op stress en blijkbaar beschadigd spierweefsel vervangen – althans in beperkte mate.

Als de nacht niet langer donker is

Kunstlicht maakt al lang deel uit van het dagelijks leven van veel mensen. Straatlantaarns verlichten woonwijken, licht stroomt door ramen naar binnen, elektronische apparaten blijven ’s nachts aanstaan en smartphones of televisies worden vaak kort voor het slapengaan gebruikt, terwijl de lichten vaak aan blijven. De langetermijneffecten van deze kunstmatig verlengde blootstelling aan licht op het lichaam worden steeds vaker onderzocht.

Een studie van de UK Biobank onder 11.071 deelnemers heeft nu een verband aangetoond tussen een hogere blootstelling aan licht ’s nachts en veranderingen in het hart. De studie stond onder leiding van professor Lu Qi van de Tulane University in New Orleans en is gepubliceerd in het European Heart Journal.

De onderzoekers wilden een vraag die uit eerdere observationele studies naar voren was gekomen nader onderzoeken: als mensen ’s nachts aan meer kunstlicht worden blootgesteld en tegelijkertijd vaker hart- en vaatziekten worden waargenomen, kunnen er dan ook specifieke veranderingen in het hart worden vastgesteld?

Blootstelling aan licht werd zeven dagen lang gemeten

Om de blootstelling aan licht zo objectief mogelijk te meten, droegen de deelnemers zeven dagen lang een sensor om hun pols. Het apparaat registreerde de lichtintensiteit waaraan de deelnemers werden blootgesteld. Ongeveer drie jaar later ondergingen de deelnemers een cardiale MRI. Deze beeldvormingstechniek biedt een zeer gedetailleerd beeld van de structuur van het hart en maakt een beoordeling van verschillende aspecten van de hartfunctie mogelijk.

Vervolgens vergeleken de wetenschappers personen met een hogere blootstelling aan nachtlicht met deelnemers die ’s nachts aan zeer weinig licht werden blootgesteld. Hieruit kwamen verschillen aan het licht in verschillende delen van het hart.

Veranderingen in de linkerhartkamer

De linkerhartkamer viel daarbij bijzonder op. Deze hartkamer vervult een centrale functie: zij pompt zuurstofrijk bloed in de systemische bloedsomloop. Bij mensen met een hogere blootstelling aan nachtlicht was de wand van de linkerhartkamer dikker. Tegelijkertijd vonden de onderzoekers aanwijzingen voor verschillen in het vermogen van de hartspier om samen te trekken tijdens een hartslag. Ook in de rechterventrikel en het linkeratrium werden veranderingen waargenomen.

De wetenschappers schrijven deze bevindingen toe aan wat bekend staat als cardiale remodellering. Deze term verwijst naar een structurele en functionele aanpassing van het hart die onder andere kan optreden als reactie op langdurige stress of schade. Het is echter belangrijk op te merken dat de studie een statistisch verband aantoont; het bewijst niet dat licht ’s nachts de waargenomen veranderingen heeft veroorzaakt.

Ook andere factoren kunnen een rol spelen. Hierbij gaat het bijvoorbeeld om slaapgewoonten, werkroosters, levensstijl of andere gezondheidsverschillen tussen mensen met een hoge en een lage blootstelling aan nachtlicht.

Moet de slaapkamer zo donker mogelijk zijn?

De auteurs van de bijbehorende publicatie in het European Heart Journal zien de resultaten als een reden om meer aandacht te besteden aan de nachtelijke omgeving. Voor de individuele slaapomgeving betekent dit vooral het verminderen van onnodige lichtbronnen. Verduisteringsgordijnen kunnen licht van buitenaf tegenhouden. Felle lampen of elektronische indicatielampjes in de slaapkamer kunnen indien nodig worden uitgeschakeld of afgedekt.

Ook de toenemende lichtvervuiling in steden is een onderwerp van discussie. Straatverlichting, verlichte gebouwen en andere kunstmatige lichtbronnen verstoren de natuurlijke duisternis van de nacht. Er is echter verder onderzoek nodig om vast te stellen of het consequent verminderen van blootstelling aan nachtlicht daadwerkelijk hart- en vaatziekten kan voorkomen. En dit brengt een ander aspect van hartonderzoek in beeld: wat gebeurt er eigenlijk als het hart al ernstig beschadigd is?

Na een hartaanval sterft hartspierweefsel af

Een hartaanval treedt op wanneer een deel van de hartspier niet langer voldoende wordt voorzien van bloed en zuurstof. Als de bloedtoevoer te lang onderbroken blijft, sterven hartspiercellen af. De gevolgen kunnen blijvend zijn. Afgestorven hartspierweefsel wordt grotendeels vervangen door littekenweefsel. Dit kan de pompfunctie van het hart aantasten.

Lange tijd werd daarom aangenomen dat het volwassen menselijk hart slechts een uiterst beperkt vermogen heeft om nieuwe hartspiercellen aan te maken. Een onderzoeksteam van de Universiteit van Sydney, het Baird Institute en het Royal Prince Alfred Hospital in Sydney levert nu bewijs dat deze aanname, althans gedeeltelijk, moet worden herzien.

Het volwassen hart kan nieuwe spiercellen aanmaken

In de studie, gepubliceerd in Circulation Research, werd onderzocht of er in de menselijke hartspier na een hartaanval aanwijzingen te vinden waren voor de vorming van nieuwe hartspiercellen. De onderzoekers, onder leiding van eerste auteur dr. Robert Hume, konden aantonen dat er na een hartaanval processen in het menselijk hart plaatsvinden die wijzen op de vorming van nieuwe hartspiercellen.

Dit betekent echter niet dat een hartaanval zomaar vanzelf volledig geneest. Volgens de huidige stand van het onderzoek is natuurlijke regeneratie niet voldoende om de hoeveelheid hartspierweefsel te vervangen die tijdens een ernstige hartaanval verloren kan gaan. Toch ligt juist hier de potentiële betekenis van de ontdekking.

Het hart herstelt zichzelf – maar slechts in beperkte mate

De onderzoekers gaan ervan uit dat het hart na beschadiging probeert – althans gedeeltelijk – het verloren spierweefsel te vervangen. In eerdere studies was bij muizen al een verhoogde celdeling van hartspiercellen waargenomen na een hartaanval. Het nieuwe onderzoek levert nu het bewijs dat een soortgelijk proces ook bij mensen plaatsvindt.

Voor de geneeskunde is het feit dat het hart een bepaald regeneratievermogen bezit, minder cruciaal. Veel interessanter is de vraag waarom dit vermogen ontoereikend is en of het op een dag specifiek kan worden versterkt. Dit is precies waar regeneratief hartonderzoek om de hoek komt kijken.

Een ongebruikelijk onderzoeksmodel: hartweefsel van levende patiënten

Een opvallend kenmerk van het Australische onderzoek is de manier waarop de wetenschappers menselijk hartweefsel konden onderzoeken. Patiënten die in het Royal Prince Alfred Hospital een bypassoperatie ondergingen en toestemming hadden gegeven voor deelname aan het onderzoek, leverden tijdens de ingreep kleine weefselmonsters af. Hierdoor konden de onderzoekers zowel zieke als minder ernstig aangetaste delen van het hart onderzoeken.

Dergelijke monsters zijn bijzonder interessant voor onderzoek omdat ze rechtstreeks afkomstig zijn van levende menselijke harten. Hierdoor kunnen wetenschappers processen bestuderen die daadwerkelijk in een menselijk hart plaatsvinden – in plaats van uitsluitend te vertrouwen op diermodellen of kunstmatig gegenereerde celculturen.

Welke signalen zetten de groei van hartspiercellen in gang?

Een belangrijke volgende stap is nu om een nauwkeuriger inzicht te krijgen in de mechanismen achter de waargenomen regeneratie. De onderzoekers identificeerden onder andere eiwitten in de weefselmonsters die al bekend zijn uit studies naar hartregeneratie bij muizen. Dergelijke moleculen zouden aanwijzingen kunnen geven over welke biologische signalen de vorming van nieuwe hartspiercellen bevorderen.

Het doel op lange termijn zou zijn om deze natuurlijke processen specifiek te ondersteunen. In plaats van alleen maar een beschadigde hartspier met medicatie te ontlasten of de gevolgen van de ziekte te behandelen, zou de regeneratieve geneeskunde op een dag kunnen proberen het hart zelf te helpen het verloren weefsel te herstellen. De geneeskunde is echter nog ver verwijderd van het bereiken van dit doel.

Hartfalen blijft een grote uitdaging

Het belang van dit onderzoek wordt duidelijker als men bedenkt wat er kan gebeuren na het overleven van een hartaanval. Een hartaanval houdt niet noodzakelijkerwijs op bij de acute gebeurtenis. De daaruit voortvloeiende schade kan er op de lange termijn toe leiden dat het hart minder effectief werkt. Bij sommige patiënten ontwikkelt zich na verloop van tijd hartfalen.

Bij hartfalen kan het hart het lichaam niet langer van voldoende bloed voorzien. De aandoening kan de kwaliteit van leven aanzienlijk aantasten en ernstige gevolgen op de lange termijn hebben. Een harttransplantatie kan een behandelingsoptie zijn voor bepaalde ernstige vormen van de ziekte. Het is echter slechts een optie voor een klein deel van de getroffenen – mede omdat er een tekort is aan geschikte donororganen. Daarom zoeken wetenschappers naar manieren om beschadigde harten beter te stabiliseren of verloren hartspierweefsel te herstellen.

Twee onderzoeksgebieden – één centrale vraag

Op het eerste gezicht hebben de twee onderzoeken weinig met elkaar gemeen. De ene gaat over kunstlicht ’s nachts. De andere onderzoekt het vermogen van het hart om na een hartaanval nieuwe spiercellen aan te maken. Toch richten beide onderzoeksgebieden zich uiteindelijk op het aanpassingsvermogen van de hartspier. De studie naar blootstelling aan licht gaat in op de vraag of bepaalde omgevingsfactoren verband houden met veranderingen in het hart op de lange termijn.

Regeneratief onderzoek richt zich daarentegen op hoe het hart reageert op ernstige schade – en of de natuurlijke herstelmechanismen ervan kunnen worden versterkt. In beide gevallen is het hart niet zomaar een onveranderlijk orgaan. De structuur en functie ervan kunnen in de loop van de tijd veranderen.

Van preventie tot regeneratie

Het onderzoek volgt hier twee verschillende benaderingen. Enerzijds is er preventie: als bepaalde omgevings- of levensstijlfactoren inderdaad als risicofactoren worden bevestigd, kunnen maatregelen helpen de belasting van het cardiovasculaire systeem te verminderen.

Aan de andere kant is er regeneratie: als de hartspier al is vernietigd, zoeken wetenschappers naar manieren om de natuurlijke herstelmechanismen van het lichaam beter te begrijpen en deze mogelijk therapeutisch in te zetten.

Met name de Australische studie zou hiervoor een interessant onderzoeksmodel kunnen bieden. Als wetenschappers kunnen vaststellen welke signalen menselijke hartspiercellen stimuleren om zich na een hartaanval te delen en te regenereren, zou dit op de lange termijn kunnen leiden tot nieuwe therapeutische benaderingen. Of dergelijke therapieën daadwerkelijk kunnen worden ontwikkeld, valt nog te bezien.

Welke conclusies kunnen we hier vandaag uit trekken?

De twee onderzoeken roepen vooral onderzoeksvragen op – geen kant-en-klare behandelingsaanbevelingen. Wat betreft blootstelling aan licht ’s nachts moet nog worden opgehelderd of – en in hoeverre – het licht zelf verantwoordelijk is voor de waargenomen hartveranderingen. In het regeneratieonderzoek ligt de belangrijkste uitdaging daarentegen in het beïnvloeden van de natuurlijke regeneratie van hartspiercellen op een zodanige manier dat een medisch relevant effect wordt bereikt.

Voor het dagelijks leven kan echter een eenvoudig principe worden afgeleid: door de slaapkamer zo donker mogelijk te houden, wordt onnodige blootstelling aan licht ’s nachts voorkomen. Op basis van de huidige bevindingen is dit een verstandige maatregel om een zo natuurlijk mogelijke slaapomgeving te creëren – zonder hieruit alleen al te concluderen dat dit bewezen bescherming biedt tegen hartziekten. En in het geval van een hartaanval of bestaande hartproblemen geldt nog steeds het volgende: onderzoek naar de potentiële regeneratieve vermogens van het hart is geen vervanging voor medische behandeling.

De misschien wel meest opwindende bevinding uit het huidige onderzoek is daarom niet dat het hart ofwel bijzonder kwetsbaar is, ofwel bijzonder goed in staat is tot regeneratie. Het lijkt er veeleer op dat beide tegelijkertijd mogelijk zijn: het hart kan zich aanpassen aan stress, kan door ziekte blijvend worden veranderd – en beschikt toch blijkbaar over een groter herstelvermogen dan lange tijd werd aangenomen. De cruciale vraag voor de komende jaren zal zijn of onderzoekers erin slagen deze natuurlijke herstelmechanismen van het menselijk hart specifiek te begrijpen en op veilige wijze te benutten.