16.12.12

Medizin

Power-Spritze für geschädigte Herzmuskeln

Bislang können Gewebeschäden nach einem Herzinfarkt nicht repariert werden. Doch künftig könnte das machbar werden. Forscher schleusen mit Viren Erbgutschnipsel in Zellen, die sich dann wieder teilen.

Von Gerlinde Felix

Etwa 250.000 Menschen in Deutschland ereilt pro Jahr ein Herzinfarkt. Aber diejenigen, die das Glück haben zu überleben, leiden häufig unter den Folgen. Denn bei einem Herzinfarkt sterben viele Herzmuskelzellen ab und werden durch funktionsloses Narbengewebe ersetzt.

Zwei vor wenigen Tagen in "Nature" erschienene Studien könnten diesen Patienten Hoffnung schenken. Denn sie weisen den Weg zur Regeneration der Herzmuskelzellen.

Zum einen fanden die Forscher heraus, dass einige Herzmuskelzellen fähig sind, sich erneut zu teilen und so für einen Nachschub an gesunden Herzmuskelzellen zu sorgen. Die zweite Studie zeigt, dass es möglich ist, das Vermehrungspotenzial des kleinen Grüppchens teilungsfähiger Herzmuskelzellen durch einen genetischen Trick zu verbessern.

Regenerationskraft des Herzens

Die meisten menschliche Herzzellen verlieren bald nach der Geburt die Fähigkeit, sich zu teilen. Der Herzmuskel kann sich dann nur noch vergrößern, weil das Volumen der einzelnen Zellen größer wird. Aber für einige Herzmuskelzellen scheint das nicht ganz zu gelten.

Forschern um Richard Lee vom Brigham and Women's Hospital und der Harvard Medical School in Boston gelang es, das Entstehen und das weitere Schicksal von Herzmuskelzellen in Mäusen zu beobachten. Dabei stellten sie fest, dass etwa ein Prozent der erwachsenen Herzmuskelzellen zu einer Erneuerung des Herzmuskels beitragen kann. So wird im Laufe des Lebens ganz langsam ein Teil der Herzmuskelzellen erneuert.

Jungbrunnen für das Herz

Nach einem Herzinfarkt steigt die Zahl der teilungsfähigen Zellen an, aber leider nur auf drei Prozent. Das ist zu wenig, um die Schäden am Gewebe auszugleichen und eine Vernarbung zu verhindern. "Dass manche Herzmuskelzellen fähig sind, sich zu teilen, weiß man schon länger. Aber Lee und sein Team haben dies mit neuen Techniken elegant und qualitativ hochwertig untersucht", sagt Thomas Braun, Direktor des Max-Planck-Instituts für Herz- und Lungenforschung in Bad Nauheim.

Handelt es sich denn zweifelsfrei nur um erwachsene Herzmuskelzellen? Lee räumt ein, dass nicht ausgeschlossen werden kann, dass auch die eine oder andere Stammzelle an der Herzregeneration beteiligt ist. Stammzellen können sich zu Herzmuskelzellen zu entwickeln. "Möglicherweise wurde die eine oder andere weit entwickelte Vorläuferzelle, die kurz davor war, den letzten Hüpfer zur Herzmuskelzelle zu machen, fälschlicherweise als reife Herzmuskelzelle identifiziert", sagt Braun. "Wenn das Herz aber eine gewisse Fähigkeit hat, neue Herzmuskelzellen hervorzubringen, dann sollten wir dies nutzen und fragen, wie wir das am besten anstellen", sagt Matthew Steinhauser, Koautor der Studie.

RNA-Schnipsel könnten der Schlüssel sein

Wie also könnte es gelingen, noch mehr Herzmuskelzellen zur Teilung zu bringen? Das beschäftigt Mauro Giacca und sein Team vom International Centre for Genetic Engineering and Biotechnology in Triest.

Im Mittelpunkt ihrer Arbeit stehen kleine Schnipsel von Ribonukleinsäure (RNA), auch als microRNA bezeichnet. MicroRNAs können die Aktivität von Genen regulieren. Sie steuern, ob bestimmte Proteine in Zellen entstehen oder nicht. Manche microRNAs sind auch bei der Teilung von Herzzellen involviert – doch welche sind es?

Um dies herauszufinden, haben die Forscher 875 menschliche microRNAs an gezüchteten Nagerherzmuskelzellen getestet. Sie konnten 204 microRNA identifizieren, die die Zellvermehrung reaktivierten. Zwei davon waren in der Lage, erwachsene Herzmuskelzellen wieder "aufzuwecken" und bei neugeborenen und erwachsenen Tieren die Vermehrung der Herzmuskelzellen zu fördern.

"Tatsächlich handelt es sich nicht um die erste Arbeit zu diesem Thema, aber Giacca und seinen Mitarbeitern gelang es, umfangreicher und detaillierter als anderen zuvor zu zeigen, wie microRNA einsetzbar ist, um die Herzregeneration zu fördern", sagt Braun. "Das ist ein deutlicher Fortschritt."

Tierversuche wecken Hoffnung

Die italienischen Forscher verursachten bei erwachsenen Mäusen auf operativem Weg einen Herzinfarkt. Dann injizierten sie harmlose Viren in den Randbereich des geschädigten Herzmuskelgewebes. Die Viren dienen den beiden Siegern des microRNA-Auswahlverfahrens als Taxi ins Herzinnere. Zwei Wochen nach der Injektion der microRNAs war die Kontraktionsstärke des Herzens verbessert.

Nach zwei Monaten war etwa die Hälfte des Herzmuskelgewebes regeneriert, die Pumpleistung des Mäuseherzens hatte sich deutlich verbessert.

Wer weiß, vielleicht wird es in ein paar Jahren nach einem Herzinfarkt eine microRNA-Spritze als Jungbrunnen für den Herzmuskel geben. Doch zunächst müssen die microRNAs auch in größeren Tierherzen getestet werden, die dem des Menschen ähnlicher sind, räumt Giacca ein. Das Mäuseherz schlägt in der Minute 400 bis 600 Mal, das menschliche Herz nur siebzigmal.

"Bei grundlegenden biologischen Phänomenen sind sich das Herz von Maus und Mensch sehr ähnlich. Man kann deshalb aus der Forschung am Mäuseherz durchaus valide Schlüsse ziehen", sagt Thomas Braun.

Neuer Transporter für die RNA

Das stimmt optimistisch, aber es gibt noch viel zu tun. Es muss sichergestellt sein, dass die microRNA andere Zellen nicht ebenfalls zur Teilung anregen und so eine Krebserkrankung verursachen. Weiterhin handelt es sich beim Virus-Taxi zwar um ein an sich harmloses Virus, aber es ist funktionsfähig, was allein schon ein Risiko bedeutet.

Deshalb setzen die italienischen Forscher nun auf einen Taxiwechsel: Synthetische microRNAs sollen in Lipide verpackt in das Herzmuskelgewebe gelangen.