Kardiomyozytenforschung zeigt einen neuen Weg zur Regeneration geschädigter Herzzellen

Wissenschaftler von Northwestern Medicine haben eine Möglichkeit entdeckt, geschädigte Herzmuskelzellen bei Mäusen zu regenerieren. Dies könnte neue Wege für die Behandlung angeborener Herzfehler bei Kindern und Herzschäden nach einem Herzinfarkt bei Erwachsenen eröffnen, heißt es in einer im Journal of Clinical Investigation veröffentlichten Studie.

Das hypoplastische Linksherzsyndrom (HLHS) ist ein seltener angeborener Herzfehler, der auftritt, wenn sich die linke Herzhälfte eines Babys während der Schwangerschaft nicht richtig entwickelt, so das Ann & Robert H. Lurie Kinderkrankenhaus Chicago. Die Erkrankung betrifft eines von 5.000 Neugeborenen und ist für 23 % der Todesfälle durch Herzerkrankungen in der ersten Lebenswoche verantwortlich.

Kardiomyozyten, die Zellen, die für die Kontraktion des Herzmuskels verantwortlich sind, können sich bei neugeborenen Säugetieren regenerieren, verlieren diese Fähigkeit jedoch mit zunehmendem Alter, sagte Dr. Paul Shumaker, Professor für Pädiatrie in der Abteilung für Neonatologie und leitender Autor der Studie.

„Zum Zeitpunkt der Geburt können sich Herzmuskelzellen noch mitotisch teilen“, sagte Shumaker. „Wenn beispielsweise das Herz einer neugeborenen Maus im Alter von ein oder zwei Tagen verletzt wird und man dann wartet, bis die Maus erwachsen ist, würde man beim Betrachten des verletzten Herzbereichs nie erkennen, dass dort eine Verletzung vorliegt.“

In der aktuellen Studie wollten Shumaker und Kollegen herausfinden, ob Kardiomyozyten adulter Säugetiere in den regenerativen Zustand des Fötus zurückkehren können.

Da fetale Kardiomyozyten von Glukose leben, anstatt Zellenergie über ihre Mitochondrien zu erzeugen, löschten Shumaker und Kollegen ein mit den Mitochondrien in Zusammenhang stehendes Gen, UQCRFS1, in den Herzen erwachsener Mäuse, wodurch diese in einen fötalähnlichen Zustand zurückkehrten.

Bei erwachsenen Mäusen mit geschädigtem Herzgewebe beobachteten die Forscher, dass sich Herzzellen nach der Hemmung von UQCRFS1 zu regenerieren begannen. Die Zellen begannen laut der Studie auch, mehr Glukose zu verbrauchen, ähnlich wie bei fetalen Herzzellen.

Die Ergebnisse der Studie deuten darauf hin, dass eine erhöhte Glukosezufuhr auch die Zellteilung und das Wachstum in erwachsenen Herzzellen wiederherstellen kann und einen neuen Ansatz für die Behandlung geschädigter Herzzellen bieten könnte, sagte Shumaker.

„Dies ist der erste Schritt zur Lösung einer der wichtigsten Fragen der Kardiologie: Wie bringen wir Herzzellen dazu, sich wieder zu teilen, damit wir Herzen reparieren können?“, sagte Shumaker, der auch Professor für Zell- und Entwicklungsbiologie sowie für Medizin in der Abteilung für Lungen- und Intensivmedizin ist.

Basierend auf dieser Entdeckung werden sich Shumaker und seine Kollegen auf die Identifizierung von Medikamenten konzentrieren, die diese Reaktion in Herzzellen ohne genetische Veränderung auslösen können.

„Wenn wir ein Medikament finden, das diese Reaktion auf die gleiche Weise wie eine genetische Modifikation aktiviert, können wir das Medikament absetzen, sobald die Herzzellen gewachsen sind“, sagte Shumaker. „Bei Kindern mit HLHS könnte uns dies ermöglichen, die normale Dicke der linken Herzkammerwand wiederherzustellen. Das wäre lebensrettend.“

Der Ansatz könne auch bei Erwachsenen angewendet werden, die einen Herzinfarkt erlitten hätten, sagte Shumaker.

„Das war ein großes Projekt, und ich bin allen Beteiligten dankbar“, sagte Shumaker. „In der Arbeit sind 15 Fakultätsmitglieder der Northwestern University als Co-Autoren aufgeführt, es war also echte Teamleistung.“