Het neurohormoon oxytocine staat bekend om het bevorderen van sociale banden en het opwekken van plezierige gevoelens, bijvoorbeeld door kunst, lichaamsbeweging of seks. Maar het hormoon heeft veel andere functies, zoals de regulering van borstvoeding en samentrekkingen van de baarmoeder bij vrouwen, en de regulering van ejaculatie, spermatransport en testosteronproductie bij mannen.

Nu laten onderzoekers van de Michigan State University zien dat oxytocine in zebravissen en menselijke celculturen nog een andere onvermoede functie heeft:het stimuleert stamcellen die zijn afgeleid van de buitenste laag van het hart (epicardium) om naar de middelste laag (myocardium) te migreren en zich daar te ontwikkelen tot cardiomyocyten , spiercellen die hartcontracties genereren. Deze ontdekking zou ooit kunnen worden gebruikt om de regeneratie van het menselijk hart na een hartaanval te bevorderen. De resultaten zijn gepubliceerd in Frontiers in Cell and Developmental Biology .

"Hier laten we zien dat oxytocine, een neuropeptide dat ook bekend staat als het liefdeshormoon, in staat is om hartherstelmechanismen te activeren in gewonde harten in zebravissen en menselijke celculturen, wat de deur opent naar mogelijke nieuwe therapieën voor hartregeneratie bij mensen," zei Dr. Aitor Aguirre, een assistent-professor aan de afdeling Biomedical Engineering van de Michigan State University, en de senior auteur van de studie.

Stamachtige cellen kunnen hartspiercellen aanvullen

Cardiomyocyten sterven doorgaans in grote aantallen af ​​na een hartaanval. Omdat het zeer gespecialiseerde cellen zijn, kunnen ze zichzelf niet aanvullen. Maar eerdere studies hebben aangetoond dat een subset van cellen in het epicardium herprogrammering kan ondergaan om stamachtige cellen te worden, genaamd Epicardium-afgeleide Progenitor Cells (EpiPC's), die niet alleen cardiomyocyten kunnen regenereren, maar ook andere soorten hartcellen.

"Zie de EpiPC's als de steenhouwers die kathedralen in Europa in de middeleeuwen repareerden", legt Aguirre uit.

Helaas voor ons is de productie van EpiPC's onder natuurlijke omstandigheden inefficiënt voor hartregeneratie bij mensen.

Zebravissen kunnen ons leren hoe we harten efficiënter kunnen regenereren

Betreed de zebravis:beroemd om hun buitengewone vermogen om organen te regenereren, waaronder de hersenen, het netvlies, inwendige organen, botten en huid. Ze krijgen geen hartaanvallen, maar de vele roofdieren nemen graag een hap uit elk orgaan, inclusief het hart, zodat zebravissen hun hart kunnen laten groeien als maar liefst een kwart ervan is verloren. Dit gebeurt deels door proliferatie van hartspiercellen, maar ook door EpiPC's. Maar hoe repareren de EpiPC's van zebravissen het hart zo efficiënt? En kunnen we een "magische kogel" in de zebravis vinden die de productie van EpiPC's bij mensen kunstmatig zou kunnen stimuleren?

Ja, en deze "magische kogel" lijkt oxytocine te zijn, betogen de auteurs.

Om tot deze conclusie te komen, ontdekten de auteurs dat bij zebravissen, binnen drie dagen na cryoletsel - verwonding door bevriezing - in het hart, de expressie van het boodschapper-RNA voor oxytocine tot 20-voudig toeneemt in de hersenen. Ze toonden verder aan dat deze oxytocine vervolgens naar het epicardium van de zebravis reist en zich bindt aan de oxytocine-receptor, waardoor een moleculaire cascade wordt geactiveerd die lokale cellen stimuleert om uit te breiden en zich te ontwikkelen tot EpiPC's. Deze nieuwe EpiPC's migreren vervolgens naar het myocardium van de zebravis om zich te ontwikkelen tot cardiomyocyten, bloedvaten en andere belangrijke hartcellen om de verloren gegane cellen te vervangen.

Vergelijkbaar effect op menselijke weefselculturen

Cruciaal is dat de auteurs hebben aangetoond dat oxytocine in vitro een vergelijkbaar effect heeft op menselijk weefsel. Oxytocine - maar geen van de 14 andere neurohormonen die hier zijn getest - stimuleert culturen van menselijke geïnduceerde pluripotente stamcellen (hIPSC's) om EpiPC's te worden, tot tweemaal de basale snelheid:een veel sterker effect dan andere moleculen waarvan eerder is aangetoond dat ze de EpiPC-productie bij muizen stimuleren. Omgekeerd verhinderde genetische knock-down van de oxytocinereceptor de regeneratieve activering van menselijke EpiPC's in kweek. De auteurs toonden ook aan dat het verband tussen oxytocine en de stimulatie van EpiPC's de belangrijke "TGF-β-signaleringsroute" is, waarvan bekend is dat deze de groei, differentiatie en migratie van cellen reguleert.

Aguirre zei:"Deze resultaten laten zien dat het waarschijnlijk is dat de stimulatie door oxytocine van de productie van EpiPC in belangrijke mate evolutionair geconserveerd is bij mensen. Oxytocine wordt om andere redenen veel gebruikt in de kliniek, dus herbestemming voor patiënten na hartschade is geen lange verbeeldingskracht. Zelfs als hartregeneratie slechts gedeeltelijk is, kunnen de voordelen voor patiënten enorm zijn."

"Vervolgens moeten we kijken naar oxytocine bij mensen na hartletsel. Oxytocine zelf is van korte duur in de bloedsomloop, dus de effecten bij mensen kunnen daardoor worden belemmerd. Geneesmiddelen die specifiek zijn ontworpen met een langere halfwaardetijd of meer potentie kunnen zijn nuttig in deze setting. Over het algemeen zijn preklinische proeven bij dieren en klinische proeven bij mensen nodig om vooruitgang te boeken," concludeerde Aguirre. + Verder verkennen

Speciale cellen dragen bij aan de regeneratie van het hart in de zebravis