Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Treib-Stoff für das Herz

29.07.2009
Calcium regelt den Herzschlag und treibt das Herz zum Wachsen an. Doch woher weiß das Herz, wann es schneller schlagen und wann es wachsen soll?

Eine Antwort auf diese Frage haben Forscher inzwischen gefunden. An den Untersuchungen beteiligt war auch der Würzburger Mediziner Oliver Ritter.

Das Herz: Rund 70-mal pro Minute schlägt es bei einem gesunden Erwachsenen in Ruhe. Unter Belastung kann sich dieser Wert mehr als verdoppeln. Drei bis fünf Liter Blut pumpt es im Normalzustand pro Minute in den Kreislauf; bei trainierten Sportlern können es allerdings auch bis zu 30 Liter pro Minute sein. Nach einem Infarkt oder, wenn sein Träger an Bluthochdruck leidet, wächst es und versucht so, einen Sauerstoffmangel auszugleichen - Mediziner sprechen in diesem Fall von Hypertrophie. Und an all diesen Prozessen ist immer eine Substanz in tragender Funktion beteiligt: Calcium.

Cambridge, Oxford und Würzburg

Woher weiß das Herz, dass ihm das Calcium in dem einen Fall mitteilen will, dass es wachsen soll, in dem anderen aber sagt: "Schlag gefälligst etwas schneller"? Antworten auf diese Frage haben Wissenschaftler schon seit Langem gesucht. Forschern aus Cambridge und Oxford ist es jetzt unter Mitarbeit des Würzburgers Oliver Ritter gelungen, in zwei kürzlich veröffentlichten Arbeiten die Regulation und die Rolle von Calcium im Herzen weiter zu klären. Ritter arbeitet als Oberarzt an der Medizinischen Klinik I des Universitätsklinikums und leitet eine Arbeitsgruppe, die sich mit der Signalgebung bei Herzschwäche beschäftigt.

Ein Rezeptor an der Zellkernwand nimmt eine Schlüsselrolle ein

Aus früheren Untersuchungen ist bekannt, dass ein bestimmter Rezeptor - der InsP3-Rezeptor - eine wichtige Funktion für die unterschiedliche Wirkung des Calciums inne hat. Er sitzt an der Wand der Zellkerne der Herzmuskelzellen. Wird er durch Wachstumssignale aktiviert, sorgt er dafür, dass im Inneren des Zellkerns die Calciumkonzentration steigt, was über weitere Schritte zur Folge hat, dass bestimmte Gene aktiv werden, die das Herzwachstum steuern. Steigt die Belastung des Herzens dauerhaft an, nimmt die Zahl dieser Rezeptoren zu. "Auf diese Weise kann die calciumabhängige Regulation der Genaktivität bei Hypertrophie von der calciumregulierten Muskelkontraktion abgekoppelt werden", erklärt Oliver Ritter.

Die Rolle des Sarkoplasmatischen Retikulums

In einer nachfolgenden Arbeit konnten die Wissenschaftler zeigen, dass die Rezeptorenmenge unter Belastung nicht nur an der Kernmembran zunimmt. Den gleichen Effekt fanden sie auch an der Membran des so genannten Sarkoplasmatischen Retikulums (SR) - einem Bestandteil fast aller Zellen des Körpers. In Muskelzellen speichert das SR Calciumionen. Ein elektrischer Impuls bringt es dazu, diese Ionen auszuschütten, wodurch in der Folge die Muskelfasern sich zusammenziehen. Treffen keine weiteren elektrischen Impulse mehr an der Muskelfaser ein, werden die Calciumionen in das SR zurückgepumpt. Das beendet die Kontraktion. Das sarkoplasmatische Retikulum steuert so die Muskelkontraktion.

Ein Rezeptor beeinflusst den anderen

"Allerdings sind diese Rezeptoren in deutlich geringerer Anzahl in den Membranen des Sarkoplasmatischen Retikulums anzutreffen, als eine zweite Rezeptorart, die nach klassischem Verständnis für die Calciumfreisetzung aus dem SR zuständig ist - den Ryanodinrezeptoren", sagt Ritter. Den Arbeitsgruppen aus Cambridge, Oxford und Würzburg ist nun jedoch der Nachweis gelungen, dass die InsP3-Rezeptoren bei Stress die Ryanodinrezeptoren beeinflussen. Dies hat fatale Folgen: "Das Sarkoplasmatische Retikulum verliert permanent Calcium. Dadurch schwächt sich die Muskelkontraktion ab, weil die Calciumspeicher des Retikulums weniger gefüllt sind, gleichzeitig nimmt die Anfälligkeit des Herzens für gefährliche Rhythmusstörungen zu", erklärt Ritter. Eine Gefahr, die auch von Menschen mit einer Herzmuskelhypertrophie bekannt ist.

Diese neuen Befunde bieten nach Ritters Worten die Chance, neue Substanzen zu entwickeln, die einer Herzmuskelhypertrophie entgegen wirken oder Rhythmusstörungen verhindern.

Increased InsP3Rs in the junctional sarcoplasmic reticulum augment Ca2+ transients and arrhythmias associated with cardiac hypertrophy. Dagmar Harzheim, Mehregan Movassagh, Roger S.-Y. Foo, Oliver Ritter, Aslam Tashfeen, Stuart J. Conway, Martin D. Bootman and H. Llewelyn Roderick, PNAS 2009 Jul 7;106(27):11406-11

Higazi, DR et al. Mol Cell 2009 Feb 27;33(4):472-82

Kontakt: Privatdozent Dr. Oliver Ritter, T: (0931) 201 39 033, E-Mail: Ritter_O@klinik.uni-wuerzburg.de

Gunnar Bartsch | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Anzeichen einer Psychose zeigen sich in den Hirnwindungen
26.04.2018 | Universität Basel

nachricht Revolutionär: Ein Algensaft deckt täglichen Vitamin-B12-Bedarf
23.04.2018 | Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde

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: Why we need erasable MRI scans

New technology could allow an MRI contrast agent to 'blink off,' helping doctors diagnose disease

Magnetic resonance imaging, or MRI, is a widely used medical tool for taking pictures of the insides of our body. One way to make MRI scans easier to read is...

Im Focus: Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden.

Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Konferenz »Encoding Cultures. Leben mit intelligenten Maschinen« | 27. & 28.04.2018 ZKM | Karlsruhe

26.04.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zur Marktentwicklung von Gigabitnetzen in Deutschland

26.04.2018 | Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

IFAT 2018: Phosphorgewinnung aus Klärschlamm und andere regionale Nutzungskonzepte für Biomassen

26.04.2018 | Messenachrichten

Der Mensch im Zentrum: wandlungsfähige Produktion in der Industrie 4.0

26.04.2018 | Informationstechnologie

Konferenz »Encoding Cultures. Leben mit intelligenten Maschinen« | 27. & 28.04.2018 ZKM | Karlsruhe

26.04.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics