cultured_vesselBloedvaten transporteren het bloed door ons hele lichaam. Maar dat gaat niet altijd goed. De vaten kunnen door verschillende oorzaken dichtslibben. Roken en suikerziekte zijn twee belangrijke risicofactoren. Soms is de beschadiging zo ernstig dat een nieuw bloedvat nodig is. Binnen het TeRM programma onderzochten wetenschappers hoe zij met behulp van regeneratieve geneeskunde nieuwe bloedvaten kunnen maken.

Bloedvaten maken kan op twee manieren. Buiten het lichaam, in het laboratorium, door het kweken uit lichaamseigen cellen. Of in het lichaam zelf, door stimulatie van cellen die daar verantwoordelijk zijn voor de aanleg van nieuwe bloedvaten.

Kweekvaten onder druk

Onderzoekers van het UMC Maastricht doen onderzoek naar de eerste optie; kweken in het laboratorium. Ze concentreren zich vooral op de endotheelcellen die de bekleding vormen aan de binnenkant van de bloedvaten. Uitgezaaid op een biologisch afbreekbare mal groeien de cellen in de bioreactor binnen een week of drie uit tot een echt vat.

Dat klinkt vrij eenvoudig, maar dat is het allerminst. Want hoe zorg je ervoor dat het vaatje hol blijft en niet dichtgroeit tijdens de kweek? “We kunnen er tijdelijk een metalen staafje instoppen, zodat de cellen niet de kans krijgen het vat op te vullen. Een andere optie is om de binnenkant te bekleden met endotheelcellen en het vat bloot te stellen aan een voortdurende vloeistofstroom”.

Aan het woord is Mark Post, hoogleraar vascular physiology and tissue engineering. De vaten die zijn onderzoeksgroep kweekte houden het midden tussen aders en slagaders. “Echte slagaders maken is lastig omdat die een ingewikkelde structuur hebben”, legt Post uit. “Ze moeten een forse hoeveelheid van het eiwit elastine hebben en dat is in een kweek niet makkelijk te bewerkstelligen. Daar komt bij dat slagaders, als je ze eenmaal implanteert, een hogere bloeddruk moeten kunnen weerstaan.”

De afgelopen jaren testten de onderzoekers hun vaten in varkens. Maar pas na een veiligheidstest. De vaten moeten immers bestand zijn tegen een flinke druk. Dus moet duidelijk zijn dat ze niet zullen barsten. Post: “Als een ader tijdens de implantatie barst, dan vliegt het bloed je om de oren. En dan gaat het dier dood.”

Twintig keer meer

Aderen moeten in het lichaam een druk aankunnen van 50 millimeter kwik. Voor slagaders is dat 250 millimeter kwik. De natuur heeft slagaders en aders heel veilig ontworpen: ze kunnen wel twintig keer méér druk aan dan strikt noodzakelijk. Voor de veiligheid moeten de kweekvaten ook aanzienlijk meer druk kunnen trotseren dan de gewone bloeddruk.

Om sterke vaten te maken laten de onderzoekers er in het lab onder druk vloeistof doorheen stromen. De sterkte van de vaten is bovendien afhankelijk van de kweektijden en de hoeveelheid cellen op de mal. Maar uiteindelijk zorgt het lichaam zelf voor stevigheid. Post: “Het kweekvat krijgt in het lichaam geleidelijk het karakter van een echte slagader.”

Post en zijn collega’s plaatsten het stukje kweekvat in de halsslagader van de varkens, nadat ze eerst een stukje echte slagader hadden verwijderd. De eerste diertesten leverden jammer genoeg nog geen goede resultaten op. Post: “Er was sprake van een ontstekingsreactie tegen het biomateriaal, waardoor de vaten dicht raakten.”

Tegenwoordig heeft de onderzoeksgroep een andere strategie. “We willen nu bekijken of met celvrije biomaterialen hetzelfde is te bereiken.” In de hele regeneratieve geneeskunde beweegt men zich richting celvrije technieken. Het kweken van vaten met lichaamseigen cellen blijkt in de praktijk niet altijd even handig. Post: “Dan ben je lang bezig met kweken, terwijl de patiënten erg ziek zijn en snel een oplossing nodig hebben.”

Alternatief voor amputatie

In het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC) onderzoeken wetenschappers optie nummer twee; het stimuleren van cellen die verantwoordelijk zijn voor de aanleg van bloedvaten.

Op de afdeling Vasculaire Chirurgie van het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC) komen veel patiënten met vaatvernauwing in het been. Omdat de bloedvaten zijn dichtgeslibt krijgt het been onvoldoende zuurstof, en dat doet pijn.

Bloedvaten zijn vaak weer open te maken met dotteren. Een omleidingsroute (bypass) is doorgaans ook een optie. Maar soms lukt dat niet. “Bijvoorbeeld als er geen bestaand bloedvat meer is om de bypass op aan te sluiten”, legt Paul Quax uit. “Amputatie is dan de enige oplossing.”

Bloedvaten vernieuwen

Samen met zijn collega Anton Jan van Zonneveld wil Quax iets aan deze uitzichtloze situatie doen. Beide hoogleraren zijn gespecialiseerd in Experimentele Vasculaire Geneeskunde. “Bloedvaten vernieuwen continu”, vertelt Van Zonneveld. “Ze passen zich aan naar de behoeften van het lichaam. Als je plotseling veel gaat trainen, vragen je spieren om extra zuurstof. Om een spier van een goede doorbloeding te voorzien worden razendsnel nieuwe bloedvaatjes aangelegd.”

Het lichaam is dus in staat om zelf nieuwe bloedvaten aan te leggen. Circulerende witte bloedcellen (monocyten) spelen daarbij een belangrijke rol. Van Zonneveld: “Dat zijn de politieagenten van je bloedvaten. Binnen een uur besnuffelen ze het hele vaatsysteem om te kijken of er ergens iets mis is. Onder invloed van de juiste signaalstoffen maken monocyten een begin met de groei van een nieuw bloedvat. Ze zijn ook van belang bij het verbinden van dat nieuwe bloedvat met een bestaand bloedvat.”

Er zijn ook andere soorten monocyten, elk met hun eigen functie. Als de patrouillerende cellen een afwijking gevonden hebben, geven ze een signaal af. Daar komen ontstekingsmonocyten af, die de noodkreet als het ware versterken. In reactie daarop komen weer cellen in actie die de reparatie ter hand nemen. Zo wordt uiteindelijk een nieuw bloedvat aangelegd.

Afgebonden pootje

Als er iets mis is met één van de groepen monocyten raakt de aanleg van nieuwe bloedvaten verstoord. Van Zonneveld en zijn collega Paul Quax onderzoeken of de monocyten zo te behandelen zijn dat ze op de juiste manier hun werk doen. “We proberen nu monocyten te kweken met angiogene factoren, dat zijn stofjes die de vorming van bloedvaten stimuleren”, legt Van Zonneveld uit. “We testen het effect van een bepaalde behandeling door te kijken naar de doorbloeding van een afgebonden achterpootje van een muis.” Worden er nieuwe bloedvaten gevormd, dan is de doorbloeding beter dan wanneer dit niet gebeurt.

De behandeling van monocyten zou een alternatief kunnen zijn voor amputatie. Toch voorziet Quax nog wel moeilijkheden in het onderzoek. “De bloedvaten zitten weliswaar vol met monocyten, maar het is nog lastig voldoende cellen met de juiste eigenschappen te vinden.”

Daarnaast is het niet altijd makkelijk om patiënten te vinden die aan een klinische studie kunnen – of willen – meedoen. “Om een experimentele behandeling te mogen ondergaan, moet je verder uitbehandeld zijn”, vertelt Quax. “De mensen die bij ons terechtkomen hebben vaak al heel wat achter de rug en hebben veel pijn. Er is een risico dat het ziekteproces al zo ver is gevorderd dat onze nieuwe therapie weinig kans op succes heeft. Het zou mooi zijn als we de behandeling al in een vroeger stadium kunnen inzetten.”

Dit achtergrondartikel, dat ik schreef samen met Elles Lalieu, verscheen 20 mei 2014 op Kennislink en is onderdeel van het iBook 'Zo goed als nieuw'.

Reageer