Elektroshock voor hart raakt uit de tijd

Een automatische defibrillator die werkt op licht – niet langer met een elektrische schok. Dat werkt nu bij ratten, schrijft een team van onderzoekers van het LUMC in Leiden en de TU Delft woensdag in het blad Science Translational Medicine . Een gevaarlijk onregelmatige hartslag kan zo met een lichtflits tot de orde geroepen worden. De flits komt uit een bij het hart geïmplanteerd ledlampje. Het hart heeft eerst gentherapie ondergaan, waarbij er moleculen zijn ingebracht die na een lichtflits aan het werk gaan.

In Nederland zijn ongeveer 200.000 patiënten met boezemfibrilleren, een vorm van onregelmatige hartslag. Dat aantal stijgt, met name door de veroudering van de bevolking. Boven de 65 heeft een op de vijf mensen last van hartritmestoornissen. Ze ontstaan doordat de elektrische signalen van het hart zich niet goed over het hart verspreiden. Daardoor trekt de hartspier ongecoördineerd samen. Fladderend soms. Dan kan het gebeuren dat het hart het bloed niet meer goed romdpompt. Boezemfibrilleren voelt niet alleen onprettig voor de patiënt, maar er kunnen ook stolsels in het bloed door ontstaan, waardoor het risico op een herseninfarct toeneemt.

Stolsels in het bloed

Medicijnen of katheterablaties – waarbij aangebrachte littekens de geleiding van het hart veranderen – bieden lang niet altijd soelaas. Om de hartritmestoornissen te stoppen moeten patiënten een cardioversie ondergaan, waarbij met een sterke elektrische schok via twee elektroden op de huid het hart gereset wordt.

„Elektrische cardioversie is erg pijnlijk”, legt arts-onderzoeker Emile Nyns, eerste auteur van het nu gepubliceerde onderzoek, uit. „Daarom worden patiënten eerst verdoofd. Door de korte narcose kunnen patiënten na de ingreep nog suf zijn en mogen niet autorijden. Het vervelende is ook dat deze ingreep bij veel patiënten herhaald moet worden, omdat boezemfibrilleren vaak terugkeert.”

Het nieuwe systeem zou hartritmestoornissen direct en pijnloos kunnen beknotten – met licht, maar nadat de patiënt eerst gentherapie heeft ondergaan. Na het onderzoek in ratten is verder testen in varkens „een logische vervolgstap”, zegt onderzoeksleider Daniël Pijnappels van de afdeling hartziekten van het LUMC aan de telefoon, „want een varkenshart lijkt veel op een mensenhart. Er is nog veel onderzoek nodig voordat we het echt in patiënten kunnen testen. Een precieze schatting van hoe lang het zal duren voor we zo ver zijn durf ik nog niet te maken.”

Nieuwe functie toegevoegd

Om het hart te laten reageren op licht hebben de onderzoekers de DNA-code (een gen) van een lichtgevoelig ionkanaaltje met gentherapie in de hartspiercellen ingebouwd. Dit ionkanaaltje is oorspronkelijk afkomstig uit een alg. Onder invloed van licht gaat het open en kunnen positief geladen deeltjes de cel in stromen. De cel kan daardoor moeilijker een elektrische puls voortgeleiden. Zo krijgt het hart de kans het normale ritme weer op te pakken.

„We hebben hiermee een nieuwe functie aan het hart toegevoegd”, zegt Pijnappels. „Op deze manier kan het hart zichzelf herstellen van een ritmestoornis.”

De zogeheten bio-elektronische defibrillator blijkt boezemfibrilleren bij ratten effectief te kunnen stoppen, zonder elektrische schokken. Zodra er een onregelmatig hartritme gemeten wordt komt het systeem automatisch in actie. De onderzoekers hopen dat dit uiteindelijk een pijnvrije behandeling oplevert voor patiënten met boezemfibrilleren.

Tijdens de proeven met ratten is uitgebreid geëxperimenteerd. Het was bijvoorbeeld een hele toer om een ledlampje voor het lichtsignaal te ontwerpen. „Zonder de technische hulp van de ingenieurs uit Delft was dat niet gelukt”, zegt Pijnappels, „We kwamen uit op een blauwe led die het licht heel gelijkmatig over een groot gebied kan uitzenden, waardoor de geleiding in de hele rechterboezem wordt stilgelegd.”

De gentherapievirussen werden direct op de hartboezem gesmeerd

De gentherapie die nodig is om het te laten werken heeft het team verfijnd. Het doel was om de ionkanaaltjes alleen aan te brengen in hartspiercellen, en de rest van het lijf ongemoeid te laten. Dat is gelukt met gene painting, waarbij virussen die helpen het DNA voor de ionkanaaltjes in de cellen te brengen in een gel direct op de buitenkant van de rechterboezem worden gesmeerd. Van daaruit dringen ze iets dieper het weefsel in, zonder noemenswaardige verdere verspreiding in het lichaam.

Nyns: „Op deze manier lukte het om in 77 procent van de hartspiercellen in het doelgebied lichtgevoelige ionkanaaltjes te krijgen. Dat bleek voldoende voor een bijna 100 procent effectiviteit van de lichtpuls.”