Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bonner Forscher bringen mit Licht das Herz ins Stolpern

04.10.2010
Wissenschaftler der Universität Bonn haben Herzmuskelzellen so verändert, dass sie sich durch Licht steuern lassen. In gentechnisch veränderten Mäusen konnten sie so durch gezielte Beleuchtung beispielsweise Herzrhythmusstörungen auslösen. Die Methode eröffnet völlig neue Möglichkeiten, die Entstehung derartiger Arrhythmien zu erforschen. Die Studie erscheint in der kommenden Ausgabe von „Nature Methods“, ist aber bereits ab dem 3. Oktober online abrufbar (doi: 10.1038/nmeth.1512).

Tobias Brügmann und seine Kollegen vom Institut für Physiologie I der Uni Bonn nutzten für ihre Versuche ein so genanntes „Kanal-Rhodopsin“. Dabei handelt es sich um eine Art Lichtsensor, der in der Zellmembran gleichzeitig als Schleuse für elektrisch geladene Teilchen dienen kann. Bei Bestrahlung mit blauem Licht öffnet sich diese Schleuse, und positiv geladene Ionen strömen in die Zelle. Dadurch verändert sich die Spannung an der Zellmembran, und Herzmuskelzellen können so zur Kontraktion angeregt werden.

„Wir haben Mäuse genetisch so verändert, dass sie im Herzmuskel Kanal-Rhodopsin bilden“, erklärt Professor Dr. Bernd Fleischmann vom Institut für Physiologie I. „Durch Beleuchtung konnten wir so den elektrischen Zustand im Mäuseherzen nach Wunsch verändern. Auf diese Weise konnten wir beispielsweise gezielt Rhythmusstörungen der Vor- oder Hauptkammern auslösen.“

Derartige Arrhythmien - Mediziner sprechen auch vom Kammerflimmern - sind die häufigste Todesursache nach einem Herzinfarkt. Sie entstehen, wenn massenhaft Zellen im Herzen absterben und durch Bindegewebe ersetzt werden. „Dieses Narbengewebe hat andere elektrische Eigenschaften als der gesunde Herzmuskel“, sagt der Leiter der Studie Professor Dr. Philipp Sasse. „Und dadurch kommt das Herz ins Stolpern.“

Doch warum ist das so? Normalerweise breiten sich von einem natürlichen Taktgeber elektrische Impulse über das Herz aus. Das geschieht zeitlich und räumlich streng koordiniert, so dass es zu einer genau abgestimmten Kontraktion kommt. Wenn sich jedoch ganze Muskelbereiche elektrisch entkoppeln, funktioniert das nicht mehr: Bestimmte Herzteile pulsieren plötzlich in ihrem eigenen Takt. Der Blutfluss kommt dadurch nahezu zum Erliegen.

Die Bonner Wissenschaftler können diese Entkopplung nun durch Bestrahlung mit blauem Licht auslösen. Dabei können sie sich auf wenige Zellen beschränken oder alternativ größere Bereiche des Herzens steuern. So können sie beispielsweise herausfinden, welche Regionen des Hohlmuskels auf elektrische Störungen besonders sensibel reagieren.

Doch warum reizt man den Herzmuskel nicht einfach über Elektroden und bringt ihn so aus dem Takt? „Das macht man zwar auch“, sagt Professor Sasse. „Diese Methode hat aber unerwünschte Nebenwirkungen: Wenn der elektrische Reiz länger als wenige Millisekunden andauert, werden toxische Gase produziert, und der pH-Wert verändert sich.“

Die Folgen eines Infarktes, der ja zu dauerhaften Gewebeschädigungen führt, lassen sich durch eine elektrische Kurzzeitreizung natürlich nur äußerst eingeschränkt studieren. Die Lichtstimulation ist dazu viel geeigneter: Die Zellen überstehen auch eine minutenlange Bestrahlung problemlos.

Der Einsatz von Kanal-Rhodopsinen in der medizinischen Forschung ist im Prinzip nicht neu. Sie kommen allerdings bislang vor allem in den Neurowissenschaften zum Einsatz. So können Wissenschaftler mit diesen Licht-Kanälen das Verhalten von Fliegen oder Mäusen steuern - allein durch Bestrahlung mit Blaulicht.

Kontakt:
Juniorprofessor Dr. Philipp Sasse
Institut für Physiologie I
Life&Brain-Zentrum der Universität Bonn
Telefon: 0228/6885-212
E-Mail: philipp.sasse@uni-bonn.de
Professor Dr. Bernd K. Fleischmann
Institut für Physiologie I
Life&Brain-Zentrum der Universität Bonn
Telefon: 0228/6885-200
E-Mail: bernd.fleischmann@uni-bonn.de

Frank Luerweg | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Starkes Übergewicht: Magenbypass und Schlauchmagen vergleichbar
17.01.2018 | Universität Basel

nachricht Therapieansatz: Kombination von Neuroroboter und Hirnstimulation aktiviert ungenutzte Nervenbahnen
16.01.2018 | Universitätsklinikum Tübingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Im Focus: The first precise measurement of a single molecule's effective charge

For the first time, scientists have precisely measured the effective electrical charge of a single molecule in solution. This fundamental insight of an SNSF Professor could also pave the way for future medical diagnostics.

Electrical charge is one of the key properties that allows molecules to interact. Life itself depends on this phenomenon: many biological processes involve...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - März 2018

17.01.2018 | Veranstaltungen

2. Hannoverscher Datenschutztag: Neuer Datenschutz im Mai – Viele Unternehmen nicht vorbereitet!

16.01.2018 | Veranstaltungen

Fachtagung analytica conference 2018

15.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Projekt "HorseVetMed": Forscher entwickeln innovatives Sensorsystem zur Tierdiagnostik

17.01.2018 | Agrar- Forstwissenschaften

Seltsames Verhalten eines Sterns offenbart Schwarzes Loch, das sich in riesigem Sternhaufen verbirgt

17.01.2018 | Physik Astronomie

Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

17.01.2018 | Physik Astronomie