Naschrift:
de hartwetenschap van de toekomst

Ik heb een vreemde baan. Ik word ’s morgens wakker en onderzoek diersoorten die op en rond mensen leven. Ik kijk hoe ze het menselijk leven beïnvloeden. Ik doe dit werk bij de mensen thuis, want zij weten natuurlijk het meest van het lijf en het huis waarin ze verblijven. Tijdens ons onderzoek naar de soorten om ons heen, ontdekken mijn collega’s en ik allerlei beestjes waarvan niemand wist dat ze bestonden. De ene dag vinden we vijftig onbekende bacteriesoorten in iemands navel, de volgende vinden we een compleet nieuw diertje in de poriën van het gezicht van een leraar. Bij mensen thuis hebben we een totaal onbekende wesp ontdekt. We weten nauwelijks iets van dit insect, maar waarschijnlijk voorziet hij net als verwante wespen in de kost door eitjes te leggen in het lijf van een ander dier, die zich daar tot larven ontwikkelen en de gastheer van binnenuit opeten. Deze wesp komt vaak voor in huis, maar is altijd onopgemerkt gebleven. Elders hebben we een krekel ter grootte van een duim ontdekt, die zich in Noord-Amerika zonder dat iemand er erg in had van de ene kelder naar de andere heeft verspreid. Iedereen dacht dat het bestaan ervan wel bij anderen bekend zou zijn.

Ik noem al deze voorbeelden omdat ik iets belangrijks leer door het onderzoek naar deze diertjes, een les die ik iedere dag dat ik aan het werk ga duidelijk en ondubbelzinnig voor ogen heb, namelijk dat wij mensen veel onwetender zijn dan we denken. Ik heb eerder in mijn carrière een heel boek over dit onderwerp geschreven, en het valt me nog steeds op. Wat ik niet besefte toen ik dat boek schreef, was dat hoe meer we gericht zijn op ons dagelijks leven, des te groter de kans is dat we grote ontdekkingen over het hoofd zien. Je verwacht zulke ontdekkingen in het regenwoud en dus ga je daar naar ze op zoek. In je eigen huis lopen ze je gewoon voor de voeten, maar je ziet ze niet, of je gaat ervan uit dat anderen wel van hun bestaan op de hoogte zijn.

Ik zou hier aan het eind van het boek graag de toekomst van ons hart bespreken, maar het enige waarvan ik echt zeker ben is onze onwetendheid, en dus is ook de toekomst onzeker. We weten veel minder over het hart dan artsen, wetenschappers en anderen denken. Helen Taussig zei dat er misschien dicht bij huis een vogel vloog met twee harten die gelijktijdig klopten (of wellicht niet gelijktijdig kloppen). Het bestaan van zo’n vogel lijkt onwaarschijnlijk, maar we kunnen dit niet helemaal uitsluiten. Op dezelfde manier kunnen we niet uitsluiten dat er allerlei harten bestaan die heel anders zijn dan die van ons, of dat het hart eigenschappen heeft die we nog niet hebben begrepen. Generatie na generatie gingen wetenschappers ervan uit dat wij het menselijk lichaam zo niet volledig, dan toch bijna volledig doorgrondden. Ze vergisten zich. En onze generatie vergaat het al niet anders.

Als we ons onze onwetendheid bewust zijn is nederigheid op zijn plaats. Maar er zijn ook praktische manieren om de kans op nieuwe grote ontdekkingen te vergroten. Voor een beter idee van hoe ons hart werkt of faalt, is het geen slecht idee om naar het hart van andere soorten te kijken. Nissi en Ajit Varki vergelijken tegenwoordig chimpansee- en mensenharten, maar daar zijn ze nog maar net mee begonnen. We weten heel weinig over de andere mensapen, en nog veel minder van de primaten in het algemeen. Gezien het licht dat het beetje wat we nu over het chimpanseehart weten heeft geworpen op het begrip van ons eigen hart, is het goed voorstelbaar dat kennis van de andere mensapen ook verhelderend zal werken. En niet alleen van mensapen. Er zijn meer dan vijfduizend zoogdiersoorten op aarde, die allemaal hun eigen hart hebben. Er zijn twaalfduizend vogelsoorten. En dan de vissen. Er zijn tienduizenden vissoorten en miljoenen insectensoorten. Ieder van deze soorten kan ons misschien iets leren.

Maar er is meer. Het is bijvoorbeeld de moeite waard om in gedachten te houden dat cyclosporine afkomstig is van een fungus die het immuunsysteem van kevers uitschakelt. Statines komen van fungi die een product zijn van hun oorlogen tegen andere microben. Antibiotica die de pathogenen doden die reumatische koorts veroorzaken (de gesel van het hart), zijn afkomstig van andere bacteriën bestrijdende fungi. In de miljoenen soorten liggen miljoenen antwoorden verscholen.

De toekomst van de geneeskunde voorspellen is waarschijnlijk een stuk moeilijker dan de toekomst van de ontdekkingen voorspellen. Deze toekomst is niet alleen afhankelijk van wetenschap en technologie, maar ook van overheden, beleid en cultuur. Gezegend zijn zij die denken dat ze de toekomst van het beleid en de cultuur kennen. Maar ook het verleden biedt bepaalde inzichten. Om te beginnen hoeven we niet te hard met onze ogen te knijpen om te zien dat het verhaal van het hart verschillende cycli kent van overmoed, schone schijn en langdurige of uiteindelijke mislukking.263 Ik denk ook dat een deel van wat tegenwoordig doorgaat voor een lichtend voorbeeld van vooruitgang, een illusie zal blijken te zijn. Mensen worden vaak sterker aangetrokken door het schelle licht van de ambitie dan het flauwe kaarslicht van de rede.

De truc is om vooruitgang te onderscheiden van illusie. Helderder geesten dan ik hebben dit geprobeerd en faalden. Op dit moment is veel hoop gevestigd op stamcellen. Er is in laboratoria over de hele wereld een wedloop gaande voor het gebruik van stamcellen, die op het hart worden verstrooid of in het hart worden geïnjecteerd om de spieren te regenereren. Stamcellen zijn almachtige cellen, want ze kunnen wat dan ook worden. Met de nieuwe behandeling wordt geprobeerd deze cellen te overtuigen om onderdeel van het hart te worden.

Op petrischalen worden er kloppende hartachtige celklonters geschapen uit hartcellen die men op een steunstructuur laat groeien. Sommige onderzoekers denken dat het mogelijk is een hart uit menselijke cellen te maken. We zouden volgens hen zelfs duizenden harten kunnen kweken. En we zouden ook onderdelen kunnen kweken. We zouden onderdelen zodanig kunnen blijven herkweken dat we eeuwig leven. Niemand durft het aan om werkelijk te spreken van de eeuwigheid of de onsterfelijkheid, maar heel wat mensen hebben het over tientallen extra jaren, nog boven op die we tegenwoordig hebben.

De mogelijkheid om met behulp van stamcellen hartweefsel opnieuw te laten groeien, is op dit moment even opwindend als de eerste harttransplantaties die in de jaren zestig door Shumway en Lower werden uitgevoerd op honden. Net als bij die honden, is meteen duidelijk wat de bedoeling is en hoe de toekomst eruit zou kunnen zien. De eerste klinische proeven zijn zelfs al de hele wereld overgegaan. Meer dan duizend mensen hebben stamcellen ingebracht gekregen in het hart. Tot dusver heeft de toediening van nieuwe, krachtige cellen de patiënten niet geholpen. Het blijkt dat stamcellen, net als de lieveheersbeestjes die je in je tuin uitzet, trouweloze honden zijn. Als je ze in het hart inbrengt, gaan ze ervandoor en drentelen ze naar andere plekken in het lichaam. Nu worden er apparaatjes op muizen uitgeprobeerd die de stamcellen geleidelijk inbrengen. Deze lijken beter te werken bij muizen. We wachten af. Het veld is hoopvol over deze nieuwe methode, maar tevens vol onenigheid.264

Honderden onderzoekers werken aan stamcellen en het hart, dus wellicht laten de resultaten niet lang meer op zich wachten. Het feit dat er honderden mensen aan werken geeft niet alleen hoop, maar doet me ook denken aan iets anders, iets wat ik deze keer met zekerheid kan voorspellen. Hoewel de maatschappij flink investeert in projecten die snel tot medische behandeling leiden, wordt er veel minder geld gestoken in onderzoek naar de behoefte aan dergelijke behandelingen. Slechts een handvol onderzoekers houdt zich bezig met de vraag waarom ons hart eigenlijk vatbaar is voor aderverkalking. Niemand zet Taussigs onderzoek naar vogelharten voort. Er wordt eigenlijk helemaal geen onderzoek gedaan naar de vraag waarom en in welk opzicht de harten van mensen van de ene populatie verschillen van die van andere populaties over de hele wereld (en ze verschillen vrijwel zeker). We hebben het onderzoek naar wie we zijn en waarom we dat zijn overgelaten aan een handvol ijverige lieden, en hoewel hun werk mogelijk het begrip van het menselijk lichaam fundamenteel verandert, is dit nauwelijks bekend en wordt er weinig geld in geïnvesteerd.

Ik denk niet dat er snel meer aandacht zal komen voor fundamenteel biologisch onderzoek naar het hart (of enig ander orgaan), maar in plaats van daarover te jammeren, wil ik een aanbeveling doen. Als u een jong iemand bent en veel over het hart wilt weten om latere grote ontdekkingen te doen waarvan mensen pas nu de elegantie een beetje kunnen begrijpen, onderzoek dan de ecologie en de evolutie van het hart. Bestudeer harten van over de hele wereld. Bestudeer de harten van kikkers, schildpadden en vooral, zoals nu blijkt, slangen. Onderzoek de biologie van de wilde natuur in het algemeen. Hier wordt u waarschijnlijk niet rijk of beroemd mee, maar vermoedelijk leidt het wel tot een moment, ergens in een klein laboratorium of, beter nog, ergens midden in een jungle, waarop u plotseling iets over het hart beseft dat niemand anders in de geschiedenis van de wetenschap of de maatschappij ooit eerder heeft beseft. Dat opwindende moment maakt al het eerdere, alle opofferingen, de moeite waard. Dat kippenvelmoment zal daarna nooit meer verdwijnen.

Maar terug naar de slangen. Ik ben dol op slangen. Ik denk dat er met enige overtuiging gesteld kan worden dat zij onze evolutie hebben gevormd, zo groot was hun historische invloed op het leven en de dood van mensen. Onze primitieve angst voor slangen is dus eerlijk verkregen. Maar je hoeft een slang niet eens erg goed te onderzoeken om te beseffen dat er magie in zijn ledemaatloze lijf schuilt. Het duurde honderden miljoenen jaren voordat dieren pootjes kregen, maar de slangen, die ooit poten hadden, besloten het zonder te stellen. Ze kronkelen. Hun rug kan op allerlei vreemde rare manieren buigen, dankzij een groot aantal ruggenwervels. Hun kaken kunnen zo ver open dat ze een prooi die groter is dan hun hoofd naar binnen kunnen werken. Met hun tong vangen ze geuren op in de lucht en sturen die naar een speciaal orgaan waar ze worden opgeslagen en geïnterpreteerd. Slangen zijn bijzonder en deze bijzonderheid, zo werd onlangs ontdekt, geldt ook voor hun hart. Slangen hebben een hart met twee boezems en een kamer. Het hart van een slang werkt ongeveer zoals dat van een mens met een ventrikelseptaaldefect. Telkens als een kamer pompt, gaat er wat bloed naar de longen en wat naar het lijf. Het is een knullig systeem, maar het functioneert.

Wanneer je slangen ontleedt – slangen van dezelfde soort – vind je soms een klein en soms een enorm groot hart. Het viel op dat het hart groter leek als de slang net had gegeten. Maar op anekdotes en hoe de dingen lijken, kun je niet vertrouwen. Het idee dat het hart van een slang groeit tijdens de spijsvertering is belachelijk.

Mensenharten kunnen ook wat groter en kleiner worden, maar dat doen ze langzaam. Als het hart gewond raakt, splitsen sommige cellen zich en worden andere groter. Het hart verandert van vorm, maar slechts een heel klein beetje. Grotere veranderingen doen zich voor tijdens de zwangerschap, als het vrouwenhart groter wordt om twee lijven van bloed te voorzien; tijdens de groei (vooral het hartje van een pasgeborene groeit snel); en zelfs bij langdurig sporten, wanneer het hart groter wordt om het bloed te kunnen rondpompen. Deze heilzame veranderingen zijn echter klein. Het hart wordt misschien 10 tot 20 procent groter (alleen bij freakshow-achtige uitzonderingen is dit nog meer).

Er is geen voorbeeldslang die telkens voor biologisch onderzoek wordt gebruikt, maar de Birmese python (Python molurus bivittatus) is vaak onderzocht. Deze python, die zes meter lang kan worden, kan het een heel jaar zonder voedsel stellen. Pythons leven traag, op die paar vraatzuchtige momenten na dat ze een prooi verschalken, die soms net zo groot is als zijzelf. De spieren van Birmese pythons versnellen als zij hun prooi aanvallen, maar de grootste verandering doet zich voor tijdens de spijsvertering. Steven Secor, geboren reptielenjager en professor aan de University of Alabama in Tuscaloosa, en zijn voormalig adviseur Jared Diamond, bekend van zijn boek Guns, Germs, and Steel, ontdekten dat de stofwisseling van een Birmese python tijdens de spijsvertering vierenveertig keer zo snel verloopt als ze hongerig zijn. Voor deze grote slangen is het dus waarschijnlijk een voordeel om hun hart groter te laten worden na de maaltijd. Als ze hebben gegeten, hebben ze meer bloed en zuurstof nodig voor de spijsvertering, en ook meer aminozuren, triglyceriden en vrije vetzuren om rond te sturen. Na de maaltijd moet hun lichaam hard aan het werk. Uit een reeks onlangs door Secor en collega’s verrichte onderzoeken bleek dat de omvang van het slangenhart in de 48 tot 72 uur nadat hij heeft gegeten met 40 procent toeneemt. (Ook zijn lever, ingewanden en nieren worden groter.) Door deze toename in hartvolume, pompt de slang vijf keer zoveel bloed rond.265

De groeispurtjes van het pythonhart worden waarschijnlijk veroorzaakt door vergroting van individuele cellen. Een van de dingen die veranderen in het hart en het bloed van een python tijdens de expansie van deze cellen is dat het aantal vetzuren in het bloed toeneemt. Hun aantal neemt zelfs gigantisch toe (tot vijftig keer zo veel), wat de groei van hartcellen lijkt te activeren. Dit alles zou slechts het obscure domein zijn van slangenbiologen als Stephen Secor, niet meer dan een mooi verhaal over de excentriciteit van onze ledemaatloze vrienden, als niet een van de onderzoeksteams die het pythonhart bestudeerde, een team dat met Secor samenwerkte, had besloten dezelfde cocktail van vetzuren die in slangenbloed te vinden zijn, in te spuiten in het hart van laboratoriummuizen. De hartcellen van deze muizen groeiden.266 En dat gebeurde ook bij de cellen van rattenharten in een kweek. Ook ons eigen hart kan waarschijnlijk zo groeien.

De mogelijkheid om hartcellen te laten groeien, heeft wellicht therapeutische waarde. Een van de problemen met een ziek mensenhart is dat het hypertrofisch (overdreven groot) wordt en deze hypertrofie is deels te wijten aan de expansie van cellen. Als wetenschappers snappen hoe cellen groeien door dit elixer van pythonvet, begrijpen ze wellicht beter hoe deze groei in zieke mensenharten plaatsvindt en misschien kunnen ze vervolgens een methode ontwikkelen om dit te voorkomen. Het zou ook voordelen kunnen bieden bij atrofie. Ook van andere reptielen worden er stoffen gebruikt voor medische doeleinden. Een stof in het speeksel van het gilamonster is bijvoorbeeld een actief ingrediënt in een medicijn tegen suikerziekte: Byetta. Er valt nog veel te leren. Sommige dingen zullen we misschien leren van grootschalige medische experimenten en onderzoeken bij mensen, maar er liggen nog belangrijkere ontdekkingen te wachten in het lijf van slangen en de miljoenen soorten die we nog niet begrijpen. Het licht van de wetenschap blijft bescheiden in verhouding tot de grandeur van het bestaan.

Wat mijzelf betreft, ik zie het als een van de grote vreugden van mijn bestaan als wetenschapper en schrijver dat als ik van bepaalde onderwerpen weinig denk af te weten, ik er gewoon onderzoek naar kan doen. In de komende maanden begin ik waarschijnlijk een onderzoek naar de bacteriën en virussen die in het hartweefsel te vinden zijn. We weten heel weinig over de microben van het hart. We weten alleen dat ze er vrijwel zeker zitten en daar leven, zich splitsen en doen wat ze verder ook doen. Zijn ze dezelfde als bij andere primaten? We weten het niet. Misschien moeten we ook de harten van chimpansees en gorilla’s onderzoeken. Misschien zijn de virussen en bacteriën in het hart afkomstig uit de ingewanden. Ik voorspel dat we sowieso nieuwe en fascinerende dingen zullen aantreffen. En ik sla hier niet zomaar een slag naar, want deze voorspelling lijkt steevast uit te komen: als we zoeken, vinden we altijd iets, vooral wanneer we een fantastisch, nauwelijks aan banden gelegd stuk wilde natuur als onszelf bestuderen.

==

263. Mislukking is misschien een te sterk woord, omdat zelfs medische mislukkingen tot innovatie leiden. De poging om harten te transplanteren heeft bijvoorbeeld de hartchirurgie sterk verbeterd, waarschijnlijk sneller dan op andere manieren zou zijn gelukt.

264. A. Abbott, ‘Doubts Over Heart Stem-Cell Therapy’, Nature 509 (2014), p. 15-16.

265. J.B. Andersen et al., ‘Physiology: Postprandial Cardiac Hypertro­phy in Pythons’, Nature 434 (2005), p. 37-38; S.M. Secor en J. Diamond, ‘A Vertebrate Model of Extreme Physiological Regulation’, Nature 395 (1995), p. 659-662.

266. C.A. Riquelme et al., ‘Fatty Acids Identified in the Burmese Python Promote Beneficial Cardiac Growth’, Science 334 (2011), p. 528-531.