Herzinfarkt bis in die kleinsten Gefäße bekämpfen

Berner Forschende haben eine neue Methode gegen die Blockade winziger Herzkranzgefäße nach einem Herzinfarkt mitentwickelt und getestet. Der neue Ansatz könnte eine Behandlungsmöglichkeit gegen das Infarkt-bedingte Absterben von Herzgewebe bieten.

Bei einem Herzinfarkt wird die Versorgung des Herzmuskels mit Sauerstoff und Nährstoffen durch ein Blutgerinnsel in einer der großen Koronararterien blockiert. Selbst nach einer Rekanalisierung dieser Arterie mittels eines Stents kommt es bei 40 bis 60 Prozent aller Patientinnen und Patienten zu sekundären Blockaden in der Durchblutung der kleinsten Herzgefäße (Microvascular Obstruction, MVO). Dabei kann Herzgewebe absterben, was bei Patientinnen und Patienten langfristig zu einer schlechteren Gesundheit führt.

„MVO ist eine unterdiagnostizierte Erkrankung, da sie bei der Akutbehandlung nicht leicht zu erkennen ist und es bisher keine Behandlung dafür gibt“, sagt Dominik Obrist vom Artorg Center for Biomedical Engineering der Universität Bern (Schweiz). Bisher werden bei Herzinfarkten nur die größeren blockierten Arterien mittels Katheter behandelt – auch, weil die Katheter wegen ihrer Größe nicht in kleinere Gefäße vordringen können.

„Die Beseitigung von Blockaden in größeren Gefäßen verhindert nicht, dass Herzgewebe weiter unten im Gefäßbaum abstirbt, weil es nicht mehr vom Blutfluss erreicht wird“, sagt Obrist. Seine Gruppe für Cardiovascular Engineering am Artorg Center konnte in einer langjährigen Zusammenarbeit mit klinischen Partnern sowie einem Medizintechnik-Startup erstmals eine neue Technik entwickeln, die eine Diagnose und Behandlung von MVO ermöglichen könnte. Die Methode wird nun klinisch getestet und weiter verfeinert.

Forschen in Mikrometergröße

Um in die Gefäße vordringen zu können, die etwa so fein sind wie ein menschliches Haar (Durchmesser 50 Mikrometer), untersuchten die Forschenden zunächst den Blutfluss im Herzen anhand eines neuartigen Modells der Koronargefäße. In einer ersten Studie testeten sie einen neu entwickelten Ballonkatheter, mit dem MVO durch Aufblasen des Ballons an der Stelle der verstopften Arterie korrekt diagnostiziert werden kann. Dabei werden der Druck und der Widerstand des Blutflusses gemessen, um so MVO von Druckverhältnissen unter gesunden anatomischen Verhältnissen unterscheiden zu können.

In einem zweiten Schritt wurde untersucht, wie gerinnselauflösende Medikamente in diese winzigen Verzweigungen eingebracht werden können. Das Problem dabei: Das Blut umgeht die blockierten Blutgefäße. Somit werden Medikamente gar nicht erst in das betroffene Gefäß geleitet, sondern direkt in die gesunden Gefäße daneben „ausgewaschen“, wie Yannick Rösch vom Artorg Center erläutert. „Wir konnten zeigen, dass das Aufblasen des Ballonkatheters, der zugleich Medikamente appliziert, genügend hohe Konzentrationen dieser Medikamente an die blockierten Gefäße liefert. Auf diese Weise können wir die Blockade erreichen, und die Medikamentendosierung könnte sogar reduziert werden, da wir keinen Auswascheffekt haben.“

Enge Zusammenarbeit von Wissenschaft, Klinik und Industrie

Für das Projekt haben Forschende der Universität Bern, klinische Expertinnen des Inselspitals und der lokalen Industrie, zusammen mit der Expertise von weiteren Schweizer Partnern zusammengearbeitet. Die vernetzte Forschung zu MVO führte zur Gründung des Start-ups CorFlow Therapeutics AG. Dessen Technologie ermöglicht es, noch während der Erstbehandlung von Herzinfarkt-Patientinnen und -patienten im Katheterlabor eine MVO-Diagnose zu stellen und gleich nach dem Setzen von Stents mit der MVO-Behandlung zu beginnen. Zu den akademischen Partnern gehören die ETH Zürich, die Universität Zürich, die Hochschule für Technik OST in Buchs (SG) und die Universitätsklinik für Kardiologie des Inselspitals Bern.

Neben In-vivo-Tests des neuen Medizinprodukts und einer ersten klinischen Studie am Menschen haben die Forschenden ihr Versuchsmodell mit biologischem Fachwissen verfeinert und kürzlich die Wirksamkeit von gerinnselauflösenden Medikamenten an Mikroblutgerinnseln in einem mikrofluidischen Chip untersucht, der die Strömungsmechanik innerhalb kleinster Blutgefäße simuliert. „Die Medikamente zur Auflösung von Blutgerinnseln weisen in hoher Dosierung schwere Nebenwirkungen auf. Wir konnten nun aber zeigen, dass schon geringste Mengen dieser bekannten und klinisch verwendeten Medikamente in der Lage sind, einzelne Mikroblutgerinnsel aufzulösen“, sagt Anastasia Milusev, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Artorg Center. „Damit wird es erstmals möglich, gezielt und niedrig dosiert Blutgerinnsel aufzulösen. Jetzt müssen wir alle Teile des Puzzles zusammenfügen, um die Therapie für MVO für Patientinnen und Patienten verfügbar zu machen.“