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Gen reguliert den Heilungsverlauf nach Herzinfarkt

23.03.2015

Reg3beta steuert Wundheilungsprozesse im Herzmuskel, indem es Immunzellen ins Infarktgewebe lockt

In der Folge eines Herzinfarktes sterben Teile des Herzmuskels ab und werden durch eine Bindegewebsnarbe ersetzt. Deren Ausbildung und Stabilität ist entscheidend für das Überleben von Patienten mit einem akuten Herzinfarkt.


Reg3beta lockt weiße Blutkörperchen ins Infarktgebiet: Nach der Injektion von Reg3beta sind viel mehr grün eingefärbte Makrophagen in das Infarktgewebe eingewandert (rechts) als ohne Injektion (links). Zellkerne verschiedener Zellen sind blau gefärbt (weiße Linie: Blutgefäß).

© MPI f. Herz- und Lungenforschung

Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung in Bad Nauheim haben nun mit Reg3beta ein Gen entdeckt, das für diese Form der Wundheilung im geschädigten Herzen eine wichtige Rolle spielt.

Eine akute Durchblutungsstörung des Herzmuskels, wie sie beim Herzinfarkt vorkommt, hat für das betroffene Herzareal dramatische Konsequenzen: Gelingt es Ärzten nicht, innerhalb von wenigen Stunden den Verschluss des Blutgefäßes aufzulösen, sterben die von der Mangeldurchblutung betroffenen Muskelzellen ab. Dies hat für den Patienten fatale Folgen, da beim Menschen einmal verlorengegangenes Herzmuskelgewebe nicht mehr wieder hergestellt werden kann. Die Pumpleistung des Herzens bleibt zeitlebens reduziert.

Bei anhaltender Mangeldurchblutung finden im geschädigten Teil des Herzmuskels zahlreiche Umbauprozesse statt. Dabei wird das abgestorbene Muskelgewebe durch ein Narbengewebe ersetzt. Experten sprechen in diesem Falls von Wundheilung, auch wenn am Ende das Herz nicht wieder intakt ist. „Ohne diesen Umbau würde das Herz früher oder später zerreißen. Für die mittel- und langfristige Prognose der Infarktpatienten ist deshalb ein optimaler Ablauf von Wundheilung und Narbenbildung von Bedeutung“, sagt Jochen Pöling, Arzt und Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung in Bad Nauheim.

Die Grundlagen des Heilungsprozesses im geschädigten Herzen haben die Bad Nauheimer Forscher nun an einem Mausmodell näher untersucht und dabei vor allem wichtige Informationen zur Rolle des Immunsystems entdeckt. „Bereits wenige Stunden nach einem Infarkt wandern weiße Blutkörperchen in den geschädigten Muskel ein. Zunächst sind es Granulozyten, die vor allem abgestorbene Herzmuskelzellen beseitigen. Im weiteren Verlauf wandern dann die als Makrophagen bezeichneten Fresszellen des Immunsystems ein. Unsere Daten zeigen, dass vor allem die Makrophagen für einen koordinierten und optimalen Heilungsverlauf besonders wichtig sind“, so Holger Lörchner, Erstautor der Studie.

Die Forscher untersuchten in ihrer Studie viele hundert Proteine, die von überlebenden Herzmuskelzellen ausgeschleust werden. Dabei haben sie das Protein Reg3beta entdeckt. In weiteren Experimenten wurde klar, dass Reg3beta als Lockstoff auf Makrophagen wirkt und gezielt deren Einwanderung fördert. „Bei Mäusen, denen das Reg3beta-Gen fehlte, wanderten viel weniger Immunzellen in das Infarktgebiet ein“, sagt Lörchner. In der Folge kommt es zu einer gestörten Wundheilung, was fatale Konsequenzen für das Überleben der Tiere hat: „Im Vergleich zur Kontrollgruppe mit normaler Reg3beta-Aktivität beobachteten wir bei den Tieren ohne Reg3beta wesentlich häufiger eine Ruptur des Herzens. Das Herz zerreißt regelrecht.“

Die Bad Nauheimer Forscher schließen aus ihrer Studie, dass Reg3β eine Schlüsselfunktion für die Regulation der Wundheilung hat. „Infolge der verminderten Einwanderung von Makrophagen beobachteten wir einen gestörten Wundheilungsverlauf. So entwickelte sich bei Mäusen ohne Reg3beta das Bindegewebe wesentlich schlechter. Außerdem bildeten sich in der Infarktregion viel weniger neue Blutgefäße. Unterm Strich führte dies zu einer instabilen Narbe“, sagt Pöling.

In einem weiteren Experiment gelang es den Forschern, die negativen Effekte des Fehlens von Reg3beta zu kompensieren. Dazu injizierten sie in einem aufwändigen Verfahren künstlich hergestelltes Reg3beta direkt in das Narbengewebe. In der Folge verlief die Wundheilung weitestgehend normal. „Wir werden deshalb jetzt untersuchen, ob Reg3beta ein potenzieller Kandidat für eine Anwendung beim akuten Myokardinfarkt zur Verbesserung von Heilungsvorgängen im geschädigten Herzmuskel sein könnte“, so Thomas Braun, Direktor am Max-Planck-Institut. Die Hoffnung ist, mit einer Reg3beta-Therapie die Stabilität des Herzens verbessern und mögliche Spätfolgen wie die Herzinsuffizienz abmildern zu können.


Ansprechpartner

Prof. Dr. Dr. habil. Thomas Braun
Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung, Bad Nauheim

Telefon: +49 6032 705-1102

Fax: +49 6032 705-1104

E-Mail: thomas.braun@mpi-bn.mpg.de


Dr. Matthias Heil
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit

Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung, Bad Nauheim
Telefon: +49 6032 705-1705

Fax: +49 6032 705-1704

E-Mail: matthias.heil@mpi-bn.mpg.de


Originalpublikation
Holger Lörchner, Jochen Pöling, Praveen Gajawada, Yunlong Hou, Viktoria Polyakova, Sawa Kostin, Juan M Adrian-Segarra, Thomas Böttger, Astrid Wietelmann, Henning Warnecke, Manfred Richter, Thomas Kubin, Thomas Braun

Myocardial healing requires Reg3β-dependent accumulation of macrophages in the ischemic heart.

Nature Medicine (2015) doi:10.1038/nm.3816

Prof. Dr. Dr. habil. Thomas Braun | Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung, Bad Nauheim
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/9060411/heilung-im-herzmuskel

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