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 Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt
18.10.2017 | Universität Bern

nachricht Aromatherapie bei COPD
12.05.2015 | Airnergy AG

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: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Aufräumen? Nicht ohne Helfer

19.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Biotinte für den Druck gewebeähnlicher Strukturen

19.10.2017 | Materialwissenschaften

Forscher studieren molekulare Konversion auf einer Zeitskala von wenigen Femtosekunden

19.10.2017 | Physik Astronomie