21. januar 2020

Zebrafisk gør forskere klogere på hjerteflimmer

Genetik

Genetisk forskning i zebrafisk på Københavns Universitet har overrasket forskerne, der står bag. Resultaterne har potentiale til at ændre den gængse opfattelse af hjertelidelsen atrieflimmer.

Stock-foto af zebrafisk. — Stock-foto af zebrafisk, som ikke har været en del af studiet. Foto: Colourbox

Forskere fra Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet har påvist en mulig sammenhæng mellem en genetisk variation og den udbredte hjerterytmeforstyrrelse atrieflimmer.

FAKTA: Atrieflimmer

Atrieflimmer, eller AF, er den mest almindelige form for hjerterytmeforstyrrelse.
Lidelsen kaldes ofte også for hjerteflimmer eller forkammerflimmer.
Ved atrieflimmer udløses elektriske impulser fra atypiske steder i forkammeret, ofte meget hurtigere end normalt. Det forstyrrer hjertets sammentrækning og dermed pumpefunktion.
Lidensen rammer 2-3 procent af alle personer og medfører signifikant øget sygelighed og dødelighed.
De mest almindelige symptomer er generende uro i brystkassen, hjertebanken og åndenød. Længevarende arytmi er associeret med øget risiko for blodpropper og hjertesvigt.
Ny forskning fra Københavns Universitet viser, at atrieflimmer ikke kun er en elektrisk forstyrrelse, men også har en genetisk og muskulær komponent.

Forsøget er udført i zebrafisk, som er en anerkendt videnskabelig dyremodel inden for hjerteforskning.

Her satte forskere fra Købehavns Universitet særligt fokus på genet pitx2c, og resultatet kom bag på dem selv, fortæller adjunkt Pia Lundegaard fra Biomedicinsk Institut.

”Det ser ud til, at man måske også skal til at tænke på atrieflimmer som en atriel kardiomyopati – det vil sige et udfordret hjerte – i stedet for en ren og skær elektrisk forstyrrelse,” siger hun.

Fejl i muskelfibre og mitokondrier

Stik imod forventning fandt forskerne nemlig ikke forstyrrelser i de ionkanaler, der spreder elektriske signaler mellem hjertets muskelceller.

Rytmeforstyrrelsen er måske sekundær i forhold til det, der rent faktisk er problemet.

Adjunkt Pia Lundegaard

I stedet fandt de fejl i selve hjertemusklens opbygning og i de mitokondrier, der normalt fungerer som cellernes kraftværk. Defekterne opstod allerede i fiskenes fosterstadie og blev eksponentielt værre med alderen.

”Normalt er strukturen i et tværsnit af sarkomererne – muskelfibrene – en meget fin gitterstruktur. Men hos de her fisk, er det tydeligt, at opbygningen allerede fra et meget tidligt stadie er uorganiseret,” forklarer Pia Lundegaard og tilføjer:

”Samtidig kan vi på vores billeder se, at der er alt for mange mitokondrier. Så det ser ud som om, at hjertet forsøger at kompensere for de defekte muskelfibre. Dette tyder på, at der sker der en strukturel defekt i hjertet, som med tiden kan medføre en rytmedefekt.”

Antioxidant forebygger fejl

Ifølge forskningsstudiet ser det øgede antal mitokondrier ud til at forværre den negative spiral. Det skyldes, at også mitokondrierne er defekte og gradvist øger niveauet af såkaldt oxidativt stress.

Med andre ord skaber de et usundt miljø i cellen, hvor forskellige proteiner bliver nedbrudt.

Strukturelle billeder fra forskningen af zebrafiskenes hjerter. — Strukturer i hjerte hos zebrafisk uden og med pitx2c-genfejl.

Samtidig fandt forskerne imidlertid, at tidlig og vedvarende behandling med antioxidanten NAC så ud til at modvirke defekten og på længere sigt forebygge atrieflimren hos fiskene.

Pia Lundegaard fra Biomedicinsk Institut påpeger dog, at man som hjertepatient ikke af den grund skal hamstre antioxidanter som NAC.

Hun understreger, at det undersøgte gen blot er en af mange mulige faktorer bag atrieflimmer, der i høj grad også påvirkes af den enkeltes livsstil.

For bedre at kunne påvise virkningen af det undersøgte gen, er genfejlen desuden designet til at være stærkere hos forsøgsfisken, end den genetiske ændring, der almindeligvis ses hos mennesker.

Bedre kontrolforløb

Den udvidede forståelse af sygdommen giver ikke desto mindre større indblik i, hvorfor noget medicin mod atrieflimmer ikke altid virker så godt, som man kunne ønske.

Det ser ud til, at man måske også skal til at tænke på atrieflimmer som en atriel kardiomyopati – det vil sige et udfordret hjerte.

Adjunkt Pia Lundegaard

Derfor håber Pia Lundegaard, at de nye forskningsresultater vil få flere behandlere til at genoverveje mulige årsager bag rytmeforstyrrelser.

”Rytmeforstyrrelsen er måske sekundær i forhold til det, der rent faktisk er problemet. Vi håber, at vi i fremtiden kan udvikle nogle bedre kontrolforløb, der modvirker, at nogle personers hjerte over lang tid bliver slidt og til sidst svigter,” siger hun.

Forskningsgruppens næste skridt er at undersøge andre gener, som er associeret med atrieflimmer. Ligeledes vil gruppen undersøge, hvorvidt andre antioxidanter end NAC kan forebygge defekterne i modeller med zebrafisk.

Om studiet

Studiet ”Early sarcomere and metabolic defects in a zebrafish pitx2c cardiac arrhythmia model” er udgivet i det videnskabelige tidsskrift PNAS.

Forskningen på Københavns Universitet er sket i samarbejde med det tyske Max Planck Institut i Bad Neuheim og er støttet af to tyske fonde samt danske John og Birthe Meyer Fonden og Novo Nordisk Fonden.