Proteïne ontdekt die ons hart in de maat houdt

Wetenschappers van de University of Maryland hebben ontdekt hoe een hart erin slaagt om miljoenen keren op rij keurig in het ritme te slaan. Ze hebben een eiwit ontdekt dat een cruciale rol speelt in deze verbazende regelmaat. Het is de eerste keer dat dit mechanisme beschreven wordt en de ontdekking kan artsen wellicht helpen om hartproblemen te behandelen, die nu nog miljoenen mensen per jaar het leven kosten.
DAVID MACK/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Een menselijk hart en een electrocardiagram.

Ons hart slaat 35 miljoen keer per jaar, 2,5 miljard keer op een mensenleven. Die hartslagen moeten netjes in de maat gebeuren, want zelf een kleine afwijking van het hartritme kan tot een plotselinge dood leiden.

Wetenschappers vragen zich al tientallen jaren af hoe ons hart zo precies het ritme kan aanhouden, te meer omdat het uit veel verschillende bewegende delen bestaat.

Nu hebben professor W. Jonathan Lederer van de School of Medecine van de University of Maryland en professor David Warshaw an de University of Vermont ontdekt dat de myosine-bindende proteïne C, de C-proteïne, de spierweefsels in het hart toelaat om perfect synchroon te functioneren. Myosine is een proteïne die een rol speelt bij het samentrekken van spieren.

Lederer geeft meer uitleg over hun bevindingen op de site van de University of Maryland.

L.STEINMARK/CUSTOM MEDICAL STOCK PHOTO/ SCIENCE PHOTO LIBRARY

Calcium

Onderzoekers weten al jaren dat calcium de hartslag teweegbrengt door eiwitten te activeren. Die eiwitten zorgen ervoor dat sarcomeren – vezelachtige proteïnen waaruit de hartspiercellen zijn opgebouwd – zich samentrekken.

Nu is het zo dat de calciummoleculen niet mooi gelijk over de lengte van elke sarcomeer verdeeld zijn: de moleculen komen aan de uiteinden van de sarcomeren vrij en daar zijn er dus meer. Desondanks trekken de sarcomeren zich keurig synchroon samen. Hoe de sarcomeren dat precies deden, was lang onduidelijk. Het onderzoek van Lederer, Warshaw en hun collega's schept nu meer duidelijkheid: het is allemaal te danken aan de C-proteïne.

C-proteïne

Het was al geweten dat deze proteïne zich in alle hartspiercellen bevindt, maar zijn functie was tot nu toe niet bekend. De onderzoekers bestudeerden de fysiologie van de sarcomeren aan de hand van diermodellen, en maten de vrijgave van calcium en de mechanische reactie daarop van de spiervezels.

Het bleek dat de C-proteïne bepaalde delen van de sarcomeren gevoelig maakt voor calcium. Daardoor trekt het middelste deel van de sarcomeren zich net zo sterk samen als de uiteinden, ook al wordt het midden aan minder calcium blootgesteld. Zo maakt de C-proteïne het synchroon samentrekken van de sarcomeren mogelijk.

Hartziekten

Het lijkt erop dat de C-proteïne een belangrijke rol speelt bij veel hartziekten. Zo kan een afwijking in de C-proteïne in de ergste gevallen leiden tot extreem ernstige hartritmestoornissen, die tot de dood kunnen leiden.

Lederer en zijn collega's denken dat het mogelijk kan zijn om hartritmestoornissen aan te pakken door de werking van de C-proteïne te wijzigen door medicijnen. Ik denk dat dit erg groot kan worden", zei Lederer. “Het eiwit is zeker een doelwit voor medicijnen.”

Andere onderzoekers zijn het daarmee eens. "Dit werk van dokter Lederer en zijn collega's is een uitstekend voorbeeld van fundamenteel wetenschappelijk onderzoek met potentieel erg grote implicaties op allerlei vlakken", zei specialist E. Albert Reece van de University of Maryland. "De bevindingen van dit onderzoek zijn erg elegant, maar er blijven nog veel uitdagingen bij het uitzoeken van hoe mutaties aan de C-proteïne storingen veroorzaken bij het samentrekken en in het ritme van het hart."

Science Photo Library