Herzschlag außer Rand und Band

Forscher der Uni Bonn: Expression von Connexin 43 in der Narbe verringert Rhythmusstörungen nach Herzinfarkt

Nach einem Herzinfarkt kommt es häufig zu lebensbedrohlichen Herzrhythmusstörungen, da das Narbengewebe die elektrische Erregungsausbreitung im Herz stören kann. Ein internationales Forscherteam unter Federführung des Universitätsklinikums Bonn hat nun an Mäusen eine Methode entwickelt, wie sich mit Hilfe des Kopplungsproteins Connexin 43 die elektrische Weiterleitung in der Infarktnarbe verbessern lässt. Die Ergebnisse sind jetzt im Fachjournal „Scientific Reports“veröffentlicht.

Bei einem schweren Herzinfarkt können viele Herzmuskelzellen zugrunde gehen. Das Infarktgebiet wird anschließend nicht durch neue Herzmuskelzellen „repariert“, sondern durch Narbengewebe ersetzt. „Diese Bindegewebszellen wirken wie ein Isolator“, erläutert Prof. Dr. Wilhelm Röll von der Klinik für Herzchirurgie am Universitätsklinikum Bonn (UKB). Deshalb laufen die Erregungswellen, die den Herzschlag steuern, um das Infarktareal herum und können sich beeinträchtigen. In der Folge kommt es häufig zu gefährlichen Herzrhythmusstörungen, weshalb das Herz nicht mehr richtig Blut pumpen kann. „Dieser Zustand kann in der Wirkung einem Herzstillstand gleichkommen“, betont Röll.

Im Gegensatz zur Skelettmuskulatur, die über Nervenbahnen erregt wird, sind Herzmuskelzellen direkt miteinander elektrisch gekoppelt und zwar über Tunnelproteine, die sogenannten Connexine. Die elektrischen Signale können auf diese Weise extrem schnell von Herzmuskelzelle zu Herzmuskelzelle weitergeleitet werden, sofern es sich um kein Narbengewebe handelt. „Das Connexin 43, ist besonders wichtig für die Reizweiterleitung zwischen den Herzmuskelzellen“, sagt Prof. Dr. Bernd K. Fleischmann vom Institut für Physiologie I am Life & Brain-Zentrum der Universität Bonn.

Connexin 43 verbessert im Infarktareal die Reizweiterleitung

Das Ziel des internationalen Forscherteams war, das Connexin 43 in das Narbengewebe einzubringen, um die elektrische Verschaltung zwischen den Zellen des Narbengewebes zu verbessern. An Mäusen, die zuvor einen Herzinfarkt erlitten hatten, wurde das Connexin 43 mit Hilfe von Lentiviren eingeschleust. Hierfür wurden die Genfähren direkt in das Infarktareal injiziert und das Connexin 43 daraufhin von den Bindegewebszellen in der Infarktnarbe hergestellt.

Bei anschließenden Untersuchungen zeigte sich, dass die Mäuse mit Connexin 43 im Infarktareal nur etwa halb so häufig an den gefährlichen Herzrhythmusstörungen litten, wie die Kontrolltiere, die dort kein Cx43 produzieren konnten. „Wir konnten visualisieren, dass das Connexin 43 die elektrische Weiterleitung der Signale im Infarktareal verbessert“, sagt Prof. Dr. Guy Salama von der University of Pittsburgh in den USA. „Mit der verbesserten `Verschaltung´des ansonsten isolierenden Bindegewebes verringert sich bei den Mäusen das Risiko für gefährliche Herzrhythmusstörungen“, berichtet Prof. Dr. Michael Kotlikoff von der Cornell University in Ithaca (USA) über die Studienergebnisse. Das internationale Forscherteam, an dem auch Wissenschaftler des Instituts für Pharmakologie und Toxikologie des UKB beteiligt waren und die die lentiviralen Konstrukte herstellten, wies darüber hinaus nach, dass die reizweiterleitende Wirkung des Connexin 43 im Infarktareal auch über einen längeren Zeitraum anhielt.

Patienten, die ein erhöhtes Risiko für Herzrhythmusstörungen haben, bekommen einen Defibrillator implantiert, der bei Kammerflimmern durch gezielte Stromstöße wieder einen normaleren Herzschlag herstellt. Die Wissenschaftler hoffen nun, dass sie einen möglichen Ansatzpunkt gefunden haben, wie sich die Häufigkeit von Herzrhythmusstörungen nach Herzinfarkt reduzieren lässt. Dann würde das Übel direkt an der Wurzel gepackt, und die teils als unangenehm empfundenen Stromstöße müssten nicht so häufig verabreicht werden. „Bislang stützen sich unsere Erkenntnisse auf Untersuchungen an Mäusen“, betont Röll. „Bis es möglicherweise zu einer Anwendung am Menschen kommt, ist es noch ein weiter Weg, unsere experimentellen Befunde am Kleintier sind aber sehr ermutigend.“

Publikation: Wilhelm Roell, Alexandra M. Klein, Martin Breitbach, Torsten S. Becker, Ashish Parikh, Jane Lee, Katrin Zimmermann, Shaun Reining, Beth Gabris, Annika Ottersbach, Robert Doran, Britta Engelbrecht, Miriam Schiffer, Kenichi Kimura, Patricia Freitag, Esther Carls, Caroline Geisen, Daniel G. Dürr, Philipp Sasse, Armin Welz, Alexander Pfeifer, Guy Salama, Michael Kotlikoff, Bernd K. Fleischmann: Overexpression of Cx43 in cells of the myocardial scar: Correction of post-infarct arrhythmias through heterotypic cell-cell coupling, Scientific Reports, DOI: 10.1038/s41598-018-25147-8

Kontakt für die Medien:

Prof. Dr. Wilhelm Röll
Klinik für Herzchirurgie
Universitätsklinikum Bonn
Tel. 0228/28714398
E-Mail: wroell@uni-bonn.de

Prof. Dr. Bernd K. Fleischmann
Institut für Physiologie I
Life & Brain Zentrum
Universität Bonn
Tel: 0228/6885200
E-Mail: bernd.fleischmann@uni-bonn.de

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Prof. Dr. Wilhelm Röll
von der Klinik für Herzchirurgie des Universitätsklinikums Bonn.
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