Nature-Studie über die Funktion von Myokardtrabekeln erschienen

Eine in “Nature” veröffentlichte Studie wirft ein neues Licht auf eine bisher unbekannte Rolle der Myokardtrabekel. Eine Anomalie der Trabekel scheint mit dem Risiko der Entwicklung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen verbunden zu sein.

Trabekel bedecken das Innere der Ventrikelkammern des erwachsenen menschlichen Herzens mit einem komplexen Netzwerk dünner zylindrischer Muskelstrukturen. Seit dem 15. Jahrhundert haben Anatomen (einschließlich Leonardo da Vinci) Herztrabekel beschrieben und verschiedene Funktionen angenommen, ohne jedoch den Grund für ihre Anwesenheit und ihre Funktion vollständig zu verstehen.

Es ist bekannt, dass die Bildung von Trabekeln während der embryologischen Entwicklung des Herzens beginnt und für das Wachstum des fetalen Herzens wesentlich zu sein scheint. Während sich das Herz entwickelt, nimmt das Vorhandensein von Trabekeln ab, ohne vollständig zu verschwinden. Tatsächlich machen die Trabekel einen signifikanten Prozentsatz (12-17%) der Masse des erwachsenen menschlichen Herzens aus. Warum?

Diese Antwort wird von einer internationalen und multidisziplinären Gruppe gegeben, die sich aus Forschern der Kardiologie, Genetik, Biologie, Bioinformatik und Informatik sowie dem Team für biomedizinische Technik unter der Leitung von Prof. Maria Laura Costantino vom Politecnico di Milano, Department of Chemistry, Materials and Chemieingenieurwesen “Giulio Natta” zusammensetzt.

Die Studie zeigt überzeugend, dass Trabekel nicht nur verbleibende Entwicklungselemente sind, sondern für die korrekte Leistung des erwachsenen Herzens entscheidend sind, so dass ein kausaler Zusammenhang zwischen der Trabekelmorphologie und dem Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen gefunden wurde.

Dieses Ergebnis wurde durch einen innovativen Ansatz erzielt. Der Widerspruch zwischen ihrer Präsenz im Herzen und dem Fehlen einer überzeugenden wissenschaftlichen Erklärung veranlasste die Forschungsgruppe, eine synergistische Arbeit durchzuführen.

Diese integrierte die Entwicklung rechnergestützter biomechanischer Modelle (die am Politecnico di Milano erfüllte Aufgabe) mit der Genomanalyse und der Fraktalanalyse der trabekulären Morphologie. Angewendet wurde dies auf die Behandlung und Analyse klinischer Bilder, die in einer britischen Biobank hinterlegt waren und sich auf mehr als 18.000 Personen beziehen.

Das Verständnis der Wege, die die Entwicklung derart komplexer biologischer Strukturen steuern, bietet eine solide Grundlage für die Erforschung neuer kausaler Mechanismen bei häufigen Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Publikation: Meyer HV et al. Genetic and functional insights into the fractal structure of the heart. Nature volume 584, pages 589–594 (2020) https://www.nature.com/articles/s41586-020-2635-8