Het hart klopt sneller door laserlicht

Pulserend laserlicht kan een embryohart sneller laten kloppen. Dat meldden onderzoekers van twee Amerikaanse universiteiten deze week in het tijdschrift Nature Photonics (15 augustus online). Er was al bekend dat licht zowel zenuwcellen als hartcellen kan stimuleren, maar nu is dit effect voor het eerst aangetoond in levende, kloppende embryohartjes. Die kloppen normaal gesproken zo’n 0,6 keer per seconde, maar gingen onder invloed van het laserlicht tot wel drie keer sneller kloppen, keurig in fase met de puls. Deze prestatie is voorlopig vooral interessant voor onderzoek naar de embryonale ontwikkeling van het hart, maar de onderzoekers denken dat hun vondst op termijn een ‘optische pacemaker’ voor mensen binnen handbereik brengt.

De onderzoekers, onder wie de Nederlander Duco Jansen van Vanderbilt University in Tennessee, voerden hun onderzoek uit bij twee dagen oude kwartelembryo’s. Die hadden ze vrijgeprepareerd uit het ei, waarbij de embryo’s wel in leven bleven. Ze brachten een glasvezel tot vlakbij elk embryo en stuurden daar pulserend laserlicht doorheen, precies gericht op het hartje. Zelfs na urenlange laserstimulatie was er geen weefselschade merkbaar.

Voor onderzoek naar de ontwikkeling van het hart bij gewervelde dieren gebruiken wetenschappers vaak vogelembryo’s. Die hebben al na 40 uur een kloppend hartje. De ontwikkeling van een simpel buisje tot een hart met twee kamers en twee boezems verloopt waarschijnlijk onder invloed van mechanische prikkels veroorzaakt door de hartsamentrekking en de bloedstroom. Die prikkels sturen de moleculaire en cellulaire reacties in het zich ontwikkelende hart. Hoe dat precies in zijn werk gaat, is nog grotendeels onbekend. Dat komt doordat embryonale vogelhartjes krap 2 millimeter groot zijn, wat het tot nu toe onmogelijk maakte de samentrekking ervan te beïnvloeden (bijvoorbeeld met elektroden) zonder ze te beschadigen. Met de lasertechniek kan dit nu wel, zo blijkt uit de publicatie.

De auteurs vermoeden dat de lichtpuls het hartweefsel iets opwarmt, waardoor de elektrische geleiding verandert. Ze denken dat deze techniek niet alleen nuttig is voor embryologisch onderzoek, maar ook voor onderzoek naar de elektrofysiologie van het hart, naar individuele hartcellen en naar hartcelkweek. Ze sluiten niet uit dat volwassen harten ermee te stimuleren zijn, ook in de klinische praktijk.