Frühzeitiges „Herztraining“ aktiviert körpereigene Regenerationsmechanismen

Bei Kindern mit einer stark eingeschränkten Pumpfunktionsstörung des Herzens wird seit Kurzem die chirurgische Verengung der Pulmonalarterie eingesetzt, um das Herz gezielt zu „trainieren“. Forschende aus Bonn haben nun den zugrundeliegenden Mechanismus aufgeklärt und ihre Erkenntnisse in „Circulation“ veröffentlicht.

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 vergangenen Jahren wurde bei diesen Patienten ein chirurgisches Verfahren entwickelt, das darauf abzielt, das Herz gezielt zu „trainieren“. Erste klinische Erfahrungen mit der chirurgischen Verengung (Banding) der Pulmonalarterie 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“, erklärt 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: Wird kurz nach der Geburt in einer Herzkammer eine Druckbelastung ausgelöst, so aktiviert das Herz ein Regenerationsprogramm in beiden Kammern. Durch die Herztraining-Operation steigt die Zahl der Herzmuskelzellen durch Zellteilung und neue Blutgefäße entstehen.

Synchronisiertes Wachsen beider Herzkammern dank  Crosstalk

„Unabhängig davon, ob die Druckbelastung in der rechten oder linken Herzkammer erzeugt wurde, reagierte auch die nicht betroffene Herzkammer“, berichtet 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.“

Wird der Eingriff sieben Tage nach der Geburt durchgeführt, 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 Regenerationsmechanismen, die von einer Druckbelastung im postnatalen Herz ausgelöst werden, relativ früh verloren und könnten den Forschenden zufolge 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.