Multi-omische Tests zeigen die Reaktion des Immunsystems auf Herzinfarkt

Die Verbesserung der Patientenergebnisse nach einem Herzinfarkt ist eines der wichtigsten Ziele der Kardiologie. Dazu gehört ein umfassendes Verständnis der Pathophysiologie und die frühzeitige Identifizierung von Patienten mit hohem Risiko für einen schlechten Behandlungserfolg.

Forscher des LMU Klinikums, der Helmholtz-Gemeinschaft München und anderer Institutionen nutzten hochmoderne biomedizinische und bioinformatische Methoden, um die Immunreaktion auf Herzinfarkt beim Menschen umfassend abzubilden und Signaturen zu identifizieren, die mit dem klinischen Verlauf der Krankheit korrelieren.

Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Medicine veröffentlicht.

Allein in Deutschland erleiden jährlich rund 300.000 Menschen einen Herzinfarkt. Die Behandlung der Patienten hat sich in den letzten Jahrzehnten deutlich verbessert. Viele Betroffene entwickeln jedoch im Nachhinein eine Herzinsuffizienz, da sich der Herzmuskel nicht regeneriert.

Tierstudien zufolge spielt die Entzündungsreaktion nach einem Herzinfarkt eine wichtige Rolle und hat entscheidenden Einfluss auf die Wiederherstellung der Herzmuskelfunktion.

„Eine unangemessene oder übermäßige Immunreaktion kann die Wiederherstellung der Herzfunktion beeinträchtigen“, sagt Dr. Kami Pekayvaz, Hauptautor der neuen Studie und klinischer Wissenschaftler an der Medizinischen Klinik I des LMU Klinikums der LMU München.

Ein von ihm geleitetes Team, darunter Victoria Knottenberg, PD Dr. Leo Nicolai und Prof. Konstantin Stark von der Medizinischen Klinik I des LMU Klinikums sowie Corinna Losert und Dr. Matthias Heinig vom Helmholtz Zentrum München, analysierte erstmals, wie das Immunsystem beim Menschen auf einen Herzinfarkt reagiert.

Die Forscher untersuchten Blutproben von Herzinfarktpatienten, die im LMU-Krankenhaus behandelt wurden, und stellten unterschiedliche klinische Ergebnisse fest.

Atlas der Immunreaktionen

Immunzellen im Blut wurden einzeln auf ihre RNA-Expression untersucht. RNA entsteht, wenn Zellen die Informationen ihrer Gene in Proteine übersetzen – die sogenannte Transkriptomanalyse kann Aufschluss über den aktuellen Zustand und die Eigenschaften einer Zelle geben.

Darüber hinaus wurde Blutplasma mittels Proteinassays auf verschiedene Substanzen untersucht, die detaillierte Informationen über Entzündungs- und andere Prozesse liefern. Diese Assays zählen zu den modernsten Methoden, den sogenannten Multi-Omics-Methoden.

Eine spezielle bioinformatische Technik (MOFA, für Multi-Omics-Datenfaktoranalyse) erkannte gemeinsame Muster in der Masse der erhaltenen Daten.

„Diese Methode eignet sich hervorragend, um viele kleinere, in eine Richtung koordinierte Effekte zu identifizieren und zusammenzufassen“, sagt Dr. Matthias Heinig, Leiter der Arbeitsgruppe Bioinformatik am Helmholtz-Zentrum München. So konnte ein Atlas der Immunreaktionen nach Herzinfarkt erstellt werden.

„Diese Muster können die Unterschiede im klinischen und zeitlichen Verlauf der Patienten erklären“, sagt Professor Konstantin Stark, Leitender Oberarzt der Kardiologie am LMU Klinikum. Das bedeutet, dass bestimmte „Immunsignaturen“ mit einer besseren Erholung der Herzfunktion einhergehen, andere mit einer schlechteren.

Dieser Atlas der Immunantwort auf Herzinfarkt ist von großer Bedeutung für die weitere Grundlagenforschung im Bereich der Herz-Kreislauf-Erkrankungen und deutet möglicherweise darauf hin, dass Multiomics-Analysen von Blutproben zur Vorhersage des klinischen Verlaufs eines Patienteninfarkts genutzt werden können. Das Konzept der MOFA-basierten Diagnostik bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen muss jedoch in weiteren Studien getestet werden – und genau das planen die Münchner Forscher in den kommenden Jahren.