Het hart kan bloed rondpompen doordat hartspiercellen eendrachtig ritmisch samentrekken. Om hun functie goed te kunnen uitoefenen, zijn deze cellen ingebed in een ondersteunend netwerk van vezels, de zogeheten extracellulaire matrix, die wordt onderhouden door een ander type cellen, fibroblasten genaamd. Om uit te zoeken hoe groot de impact van de extracellulaire matrix en fibroblasten is op het functioneren van de hartspiercellen, bracht promovenda Ariane van Spreeuwel deze drie componenten bij elkaar in het lab.

“Je kunt cellen uit een muizenhart halen en die met collageenvezels en wat andere eiwitten in een incubator stoppen”, vertelt Van Spreeuwel. De incubator is een soort broedmachine voor cellen, waarin temperatuur, luchtsamenstelling en -vochtigheid van het lichaam wordt nagebootst. Na een paar dagen ontstaat dan spontaan een stukje weefsel dat samentrekkende bewegingen begint te vertonen: het ‘klopt’. Er heeft zich als het ware een piepklein hartspiertje gevormd, maar dan zonder bloedvaten en zenuwcellen.

Dergelijke stukjes weefsel - maar dan met menselijke cellen - worden volgens Van Spreeuwel vooral gebruikt om medicijnen te testen op bijwerkingen. “Dan kijken ze hoe gezond hartweefsel reageert op het medicijn, of het geen hartritmestoornissen veroorzaakt, bijvoorbeeld. Ik heb juist gekeken naar ziek weefsel, waarin de hartspiercellen bijvoorbeeld niet allemaal in dezelfde richting liggen, zoals in een gezond hart, maar meer willekeurig georiënteerd.”

Ze bracht vele uren door achter de microscoop

Om te kunnen zien hoe dergelijke afwijkingen het samentrekken van het hartweefsel beïnvloeden, liet de promovenda de stukjes weefsel zo groeien dat ze opgespannen raakten tussen een aantal flexibele paaltjes. Door de buiging van die paaltjes onder invloed van de samentrekkende spiercellen te meten, kon ze de trekkracht en frequentie van de contracties bepalen. Daarvoor bracht ze vele uren door achter de microscoop, want de stukjes weefsel zijn met een doorsnede van nog geen millimeter met het blote oog nauwelijks te zien.

Van Spreeuwel bekeek wat er gebeurde als ze de paaltjes zo neerzette dat de hartspiercellen in verschillende oriëntaties werden gedwongen, en voegde extra collageenvezels en fibroblasten toe. Zo probeerde ze omstandigheden na te bootsen die optreden na bijvoorbeeld een hartinfarct of bij andere hartkwalen. “Het blijkt dat het verstoren van de extracellulaire matrix minder effect heeft dan het toevoegen van fibroblasten. Zodra het aandeel van die cellen te groot wordt, neemt de frequentie van de contracties namelijk drastisch af.” Bij het behandelen van hartziekten zou het herstellen van de balans tussen hartspiercellen en fibroblasten - bijvoorbeeld door stamcellen te injecteren - daarom de voorkeur moeten hebben, concludeert ze.