Kan te veel sporten je hart schaden? Minihart moet het uitwijzen

Nederlandse onderzoekers hebben een miniatuurmodel van het menselijk hart ontwikkeld dat in het laboratorium een marathon kan 'lopen'. Het doel is antwoord te krijgen op een vraag die voor miljoenen recreatieve en topsporters belangrijk is: wanneer is sporten niet langer goed voor het hart en begint het schade aan te richten?

Het model, de Micro-Athlete, is ontwikkeld door een team van HealthTech Nexus, de strategische samenwerking tussen het Radboudumc in Nijmegen en de Universiteit Twente. Het bestaat uit gekweekt menselijk hartweefsel op een chip. De onderzoekers stimuleren het weefsel met elektrische pulsen om duurinspanning na te bootsen. Daarbij variëren ze de intensiteit van laag tot hoog en de duur van één tot vier uur.

"We kunnen sportomstandigheden simuleren door het hartweefsel te laten kloppen op een frequentie van 150 slagen per minuut", zegt dr. Thijs Eijsvogels, universitair hoofddocent aan de afdeling Medische Biowetenschappen van het Radboudumc.

Spiegel van het menselijk hart

Bewegen wordt vaak gezien als een medicijn, maar zoals bij elk medicijn is de dosis belangrijk. Wetenschappers begrijpen nog niet goed wat extreme duurprestaties zoals marathons of Ironman-triatlons met het hart doen, of waarom sommige mensen kwetsbaarder lijken dan anderen.

De eerste resultaten wijzen erop dat het minihart een realistische vervanger is. Volgens Eijsvogels laat het gestimuleerde weefsel dezelfde veranderingen zien in knijpkracht en in de afgifte van signaalstoffen als bij mensen die intensief sporten. "Dat betekent dat het model de reacties van het menselijk hart weerspiegelt, waardoor het een betrouwbaar uitgangspunt is voor vervolgonderzoek", zegt hij.

Gemaakt van cellen van patiënten

Het weefsel wordt gekweekt uit menselijke stamcellen, die zich kunnen ontwikkelen tot allerlei celtypen. Prof. Robert Passier, hoogleraar aan de Universiteit Twente en expert op het gebied van stamcellen en hart- en vaatziekten, legt uit dat bij een patiënt met een hartaandoening huid- of bloedcellen kunnen worden afgenomen en herprogrammeerd tot stamcellen. Uit die cellen wordt vervolgens hartweefsel gekweekt. "Door te onderzoeken hoe dat weefsel zich gedraagt, kunnen we achterhalen wat de hartziekte veroorzaakt", zegt hij.

De onderzoekers zien de aanpak ook als een stap richting minder dierproeven. Eijsvogels wijst erop dat gedwongen rennen of zwemmen veel stress op het hart van dieren kan veroorzaken, waardoor resultaten moeilijk te interpreteren zijn. "Dan is de vraag: kijken we naar de effecten van stress of inspanning op het hart?"

Naar persoonlijk sportadvies

Op de lange termijn hoopt het team met de Micro-Athlete te kunnen vaststellen wie het gevoeligst is voor inspanningsgerelateerde hartschade. Dat kan leiden tot meer gepersonaliseerde trainings- en behandelplannen, zowel voor patiënten die herstellen van een medische ingreep als voor sporters.

"Die informatie kan artsen helpen de beste strategie voor hun patiënten te adviseren: bijvoorbeeld hoe intensief iemand veilig kan sporten op basis van het individuele risico", zegt Passier.

Volgende stappen

Voorlopig is het model nog een vereenvoudigde versie van het echte hart. Het bestaat voornamelijk uit hartspiercellen, terwijl een menselijk hart veel andere celtypen bevat. Een van de volgende prioriteiten van het team is die celtypen toevoegen en nagaan of ze de resultaten veranderen.

De onderzoekers bereiden hun eerste publicatie voor en zien mogelijkheden om de technologie toe te passen op andere hartaandoeningen. Volgens Eijsvogels kan het model ook helpen bij andere vragen in de sportcardiologie en de klinische praktijk. Hij benadrukt het belang van de samenwerking tussen beide instellingen. "Zo vergroten we ons begrip van hoe het hart werkt", zegt hij.