Herzerkrankungen

Den molekularen Ursachen auf der Spur

Chronische Herzschwäche ist bis heute nicht heilbar, unabhängig davon, ob Veränderungen im Erbgut oder jahrelang unbehandelter Bluthochdruck die Ursachen sind. Neue und gezielt wirksame Therapiekonzepte können erst dann entwickelt werden, wenn die molekularen Abläufe hinter der Herzerkrankung verstanden sind.

Dr. Mirko Völkers wird mit seiner Forschergruppe durch das Emmy Noether-Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. (Foto: Universitätsklinikum Heidelberg)

Daran arbeiten die Forscherteams der Klinik für Kardiologie, Angiologie und Pneumologie (Ärztlicher Direktor: Prof. Dr. Hugo Katus) am Universitätsklinikum Heidelberg mit Erfolg: Gleich vier junge Ärztinnen und Ärzte sind aktuell für ihre Arbeiten mit zum Teil hochdotierten Stipendien ausgezeichnet worden.

Emmy Noether-Nachwuchsgruppe wird mit 1,5 Mio. Euro gefördert
Wie unterscheiden sich gesundes und krankhaftes Herzwachstum auf molekularer Ebene? Dieser Frage geht Dr. Mirko Völkers nach und wird dabei von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) durch das Emmy Noether-Programm gefördert. In den kommenden 5 Jahren stehen ihm insgesamt 1,5 Mio. Euro zur Verfügung, um mit einer Nachwuchs-Forschergruppe zentrale Mechanismen der krankhaften Verdickung des Herzmuskels (Myokardhypertrophie) aufzuklären und erste therapeutische Ansätze zu entwickeln.

Dauerhafter Bluthochdruck sowie Engstellen an Herzklappen oder Aorta bedeuten Schwerstarbeit für das Herz. Es kompensiert diese Belastung durch übermäßiges Muskelwachstum, das - da die Durchblutung nicht in gleichem Maß zunimmt - die Herzzellen auf lange Sicht schwächt und absterben lässt. Chronische Herzschwäche bis hin zum Herzversagen sind die Folgen.

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Anders beim sportlich geforderten Herz: Auch Ausdauertraining fördert das Herzwachstum. In diesem Fall wird das Herz leistungsfähiger. Bei beiden Wachstumsprozessen spielt das Protein mTORC1 (mechanistic Target of Rapamycin Complex 1) eine entscheidende Rolle. Es wird aktiviert, sobald das Herz stärkerer Belastung ausgesetzt ist und sorgt über einen speziellen Mechanismen dafür, dass die Herzmuskelzellen in kurzer Zeit mehr Eiweiße und damit Material für ihr Wachstum bilden können.

„Wir wissen allerdings noch nicht, welche Signale und Faktoren die Richtung dieses Wachstumsprozesses beeinflussen und schließlich entscheiden, ob am Ende eine Herzschwäche oder ein Sportlerherz dabei herauskommt", erklärt Völkers. Ziel der Emmy Noether-Nachwuchsgruppe ist es daher u.a., die Signalketten um das Wachstumsprotein mTORC1 weiter aufzuklären. Darüber hinaus wollen sie einen Gegenspieler von mTORC1, das Protein PRAS40 (Proline-Rich-AKT-Substrate of 40 Kilo-Dalton) genauer unter die Lupe nehmen. Es hemmt das Wachstumsprotein und lässt sich eventuell therapeutisch nutzen.

Dr. Philipp Schlegel hat ein Graduiertenstipendium der Novartis-Stiftung erhalten. (Foto: Universitätsklinikum Heidelberg)

Wird Protein GRK2 ausgeschaltet, bleibt Herz schlank
Ebenfalls mit einem Protein, das krankhaftes Herzwachstum unterstützt, befasst sich Assistenzarzt Dr. Philipp Schlegel in einem von der Novartis-Stiftung mit einem Graduiertenstipendium über 8000 Euro geförderten Projekt. Anders als mTORC1 wird das Protein GRK2 (G-Protein gekoppelte Rezeptorkinase 2) im Tierversuch nur unter dem Einfluss schädlicher Druckbelastung, z.B. bei verengten Herzklappen, nicht aber bei Ausdauertraining in den Herzzellen aktiv.

Heidelberger Vorarbeiten zeigten: Wird die Bildung von GRK2 unterdrückt, verdicken sich die Herzwände bei Mäusen mit verengter Herzklappe nur wenig, die Pumpkraft des Herzens bleibt länger erhalten. „Wir wussten bereits, dass GRK2 maßgeblich bei der Entstehung der Herzschwäche beteiligt ist. Dass es auch eine offensichtlich tragende Rolle bei der krankhaften Muskelverdickung des Herzens spielt, ist neu und es lohnt sich, dies weiter zu untersuchen", so der angehende Kardiologe. Ziel des geförderten Projekts ist es daher, den genauen Krankheitsmechanismus um GRK2 zu beschreiben und, darauf aufbauend, therapeutische Werkzeuge zu entwickeln, um das Protein bzw. einzelne Komponenten gezielt zu hemmen.

Dr. Farbod Sedaghat-Hamedani bekam ein Stipendium der Deutschen Gesellschaft für Kardiologie – Herz- und Kreislaufforschung e.V. (Foto: Universitätsklinikum Heidelberg)

50000 Euro für die Erforschung chemischer Veränderungen am Erbgut
Assistenzarzt Dr. Farbod Sedaghat-Hamedani dagegen erforscht chemische Veränderungen am Erbgut, die das Herz schwächen. Dafür erhält er ein Stipendium der Deutschen Gesellschaft für Kardiologie - Herz- und Kreislaufforschung e.V. über insgesamt 50000 Euro. Im Fokus des geförderten Projekts steht die dilative Kardiomyopathie (DCM), eine Erkrankung, bei der sich das Herz aufweitet und seine Pumpkraft einbüßt. Die DCM ist die Hauptursache für Herztransplantationen bei Patienten unter 55 Jahren. Bei rund 30 bis 40 % der Patienten ist die chronische Erkrankung vererbt: Bei ihnen sind einzelne Bausteine im Erbgut falsch angeordnet. Häufig lassen sich Entstehung und individueller Verlauf der DCM allerdings nicht allein durch diese Gendefekte erklären; bei einem Großteil der Patienten bleibt die Ursache außerdem unklar.

„Wahrscheinlich haben chemische Veränderungen an eigentlich intakten Genen einen wichtigen Einfluss", so Sedaghat-Hamedani. Diese sogenannten Methylierungen können vererbt werden, sich aber auch durch Umwelteinflüsse, z.B. Stress, verändern und dann Gene blockieren oder überaktivieren. Den Einfluss dieser Methylierungen auf Entstehung und Verlauf einer DCM will Sedaghat-Hamedani nun mit Hilfe hochauflösender Analysemethoden untersuchen. Die Forschungsergebnisse könnten in Zukunft die Diagnose erleichtern, Vorhersagen zum weiteren Krankheitsverlauf zulassen und damit letztlich auch die Therapie verbessern.

Dr. Elham Kayvanpour konnte für ihre Forschungsarbeit eine Anschubfinanzierung der Dres. Majic/Majic-Schlez-Stiftung einwerben. (Foto: Universitätsklinikum Heidelberg)

Varianten der Erbinformation erhöhen Risiko einer Herzerkrankung
Mit den genetischen Ursachen der DCM beschäftigt sich auch Dr. Elham Kayvanpour. Sie konnte für ihre weitere Arbeit eine Anschubfinanzierung der Dres. Majic/Majic-Schlez-Stiftung der medizinischen Fakultät Heidelberg über 6000 Euro einwerben. Die Assistenzärztin erforscht, wie sich Variationen in bestimmten Abschnitten der Erbinformation auf das Risiko, eine DCM zu entwickeln, auswirken.

Die Analyse des Erbguts von Patienten mit dilativer Kardiomyopathie ergab, dass bei ihnen bestimmte Genvarianten häufiger vorkommen als bei gesunden Kontrollpersonen. „Wir gehen daher davon aus, dass diese genetischen Abweichungen mit einem erhöhten Erkrankungsrisiko verbunden sind. Warum das so ist, wurde bisher noch nicht genau erforscht", so Kayvanpour. Sie will nun die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen untersuchen und herausfinden, ob bestimmte Signalwege in den Herzzellen durch diese minimalen Abweichungen beeinflusst werden. Ihre Ergebnisse könnten ebenfalls dazu beitragen, die DCM besser diagnostizieren und entsprechende, individuell passende Therapien einleiten zu können.

Kontakt:
Dr. Farbod Sedaghat-Hamedani
E-Mail: Farbod.Sedaghat@med.uni-heidelberg.de

Dr. Elham Kayvanpour
E-Mail: Elham.Kayvanpour@med.uni-heidelberg.de

Dr. Mirko Völkers
E-Mail: Mirko.Voelkers@med.uni-heidelberg.de

Dr. Philipp Schlegel
E-Mail: Philipp.Schlegel@med.uni-heidelberg.de

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