Bonner Studie: Frühzeitige „Herztrainings“-Operation aktiviert körpereigene Regenerationsmechanismen

Bonn – Für Kinder mit einer stark eingeschränkten Pumpfunktionsstörung des Herzens gibt es bisher wenige therapeutische Optionen. Seit kurzem wird die chirurgische Verengung der Pulmonalarterie eingesetzt, um das Herz gezielt zu „trainieren“. Forschende des Universitätsklinikums Bonn (UKB) und der Universität Bonn untersuchten den zugrundeliegenden Mechanismus. Sie konnten am Mausmodell zeigen, dass eine Druckbelastung im nachgeburtlichen Herzen regenerative Mechanismen in beiden Herzkammern auslöst, die die Zahl der Herzmuskel- und Gefäßzellen erhöhen. Die Ergebnisse der Studie sind jetzt im American Heart Association Journal „Circulation“ erschienen.

Das Herz versorgt den Körper mit sauerstoffreichem Blut. Herz-Kreislauferkrankungen sind weltweit die häufigste Todesursache –insbesondere die Herzinsuffizienz, die durch eine reduzierte Pumpfunktion des Herzens hervorgerufen wird, hat eine schlechte Prognose. Auch bei Kindern mit dilatativer Kardiomyopathie (DCM), bei der durch eine Erweiterung des Herzmuskels die Pumpfunktion reduziert ist, sind die therapeutischen Möglichkeiten bislang sehr limitiert. In den letzten Jahren wurde bei diesen Kindern ein chirurgisches Verfahren entwickelt, nämlich die chirurgische Verengung oder „Banding“ der Pulmonalarterie, das darauf abzielt, das Herz gezielt zu „trainieren“. Erste klinische Erfahrungen sind vielversprechend, dennoch wird diese Methode bislang nur in wenigen Zentren angewandt – unter anderem, weil die biologischen Mechanismen weitgehend unbekannt sind.

Dieser Fragestellung haben sich Forschende des Instituts für Physiologie I und der Abteilung für Neonatologie und Pädiatrische Intensivmedizin am Universitätsklinikum Bonn (UKB) gewidmet. „Unsere Hypothese war, dass eine Druckbelastung im Herzen regenerative Mechanismen aktivieren kann“, sagt die Korrespondenzautorin Dr. Mona Malek Mohammadi, Arbeitsgruppenleiterin am Institut für Physiologie I des UKB. Deshalb hat das Team entsprechende Modelle in neugeborenen Mäusen etabliert. Die Untersuchungen zeigten folgendes: Wird kurz nach der Geburt in einer Herzkammer eine Druckbelastung ausgelöst, so aktiviert das Herz ein Regenerationsprogramm in beiden Kammern. Dabei steigt die Zahl der Herzmuskelzellen durch Zellteilung, und neue Blutgefäße entstehen.

Synchronisiertes Wachsen beider Herzkammern dank ihres Crosstalks

„Unabhängig davon, ob die Druckbelastung in der rechten oder linken Herzkammer erzeugt wurde, reagierte auch die nicht betroffene Herzkammer“, sagt Erstautor Dr. Fabian Ebach, Bonfor Stipendiat der Universität Bonn und Facharzt in der Abteilung für Neonatologie und Pädiatrische Intensivmedizin, in der regelmäßig Neugeborene mit Druckbelastung der rechten Herzkammer behandelt werden. Seine Kollegin und Co-Erstautorin Julia Nicke ergänzt: „Dies weist auf einen bislang unbekannten Mechanismus des ‘ventrikulären Crosstalks’ hin, bei dem beide Herzkammern miteinander kommunizieren und ihr Wachstum synchronisieren.“

Falls der Eingriff sieben Tage nach der Geburt durchgeführt wird, zeigt sich kein regenerativer Effekt mehr. Stattdessen vergrößern sich die Herzmuskelzellen. Dieses hypertrophe Wachstum, das bei vielen Herzerkrankungen beobachtet wird, führt langfristig zu einem zunehmenden Verlust der Pumpfunktion. Somit gehen die Regenerations-Mechanismen, die von einer Druckbelastung im postnatalen Herz ausgelöst werden, relativ früh verloren und könnten erklären, warum nur ein frühes chirurgisches „Herztraining“ zur funktionellen Erholung beitragen kann.“

Förderung: Die Studie wurde durch das BONFOR-Programm der Medizinischen Fakultät der Universität Bonn (Dr. Fabian Ebach) sowie durch die Deutsche Stiftung für Herzforschung (F/16/22; Dr. Malek Mohammadi) gefördert.

Originalpublikation:

Publikation: Fabian Ebach, Julia Nicke, Tianyuan Hu, Hemmen Sabir, Andreas Müller, Bernd K. Fleischmann, Mona Malek Mohammadi: Pressure Overload-Induced Ventricular Crosstalk Activates Regenerative Mechanisms in the Contralateral Ventricle in Neonatal Mice; AHAJs Circulation, DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.125.077779