Zellimplantate statt Herzschrittmacher

Skelettmuskel-Vorläuferzellen leiten elektrische Signale weiter.

Wissenschaftler der Harvard University in Boston erforschen zurzeit die Möglichkeit, einen Herzschrittmacher durch Zelltransplantate zu ersetzen. Vorläufige Ergebnisse an Ratten zeigten, dass patienteneigene Zellen das Potenzial haben könnten, eines Tages einen künstlichen Herzschrittmacher, der einem kranken Herzen die lebenserhaltenden Impulse liefert, zu ersetzen. Forscher unter der Leitung des Zellbiologen Douglas B. Cowan präsentierten die Ergebnisse auf den Scientific Sessions 2002 der American Heart Association.

Eine Herzkontraktion startet mit einem elektrischen Signal in der rechten Vorkammer (Atrium). Das Signal erreicht über einen elektrischen Weg die anderen Kammern. Ist dieser festgelegte Erregungsweg zwischen Vorkammern und Hauptkammern (Ventrikel) blockiert, kann dies zu einem Herzstillstand führen. Bislang kann diese Störung nur mit einem Herzschrittmacher therapiert werden.

Cowan und Kollegen testeten die Fähigkeit von Skelettmuskel-Vorläuferzellen mit Herzzellen in Kontakt zu treten und die elektrischen Impulse weiter leiten, damit das Herz im Rhythmus schlägt. „In Ratten haben die Zellen mehr als ein Jahr überlebt und es scheint, dass diese mit Herzzellen in Kontakt getreten sind“, erklärte Cowan. Es gibt demnach erste Hinweise, dass diese Skelettmuskel-Vorläuferzellen einen Weg zur Übertragung der elektrischen Signale von der rechten Vorkammer zur rechten Hauptkammer bilden können.

Die unreifen Skelettmuskelzellen, so genannte Myoblasten, extrahierten die Forscher aus Ratten. Anders als reife Skelettmuskelzellen, können Myoblasten die gleichen Proteine wie Herzmuskelzellen produzieren, um in Kontakt zu treten und elektrische Signale weiterzuleiten. Das Team nutzte eine speziell präparierte Gewebekultur aus rund 70 Prozent Myoblasten und 30 Prozent anderer Zelltypen. Aus diesen züchteten sie dreidimensionale Gewebestreifen, die sie anschließend in Rattenherzen implantierten.

Als eine der größten Herausforderungen sahen die Forscher die elektrische Übertragung der Erregung von Herzzelle zu Herzzelle durch so genannte Connexine. Diese werden gewöhnlich nicht in Skelettmuskelzellen produziert und sorgen für die Anpassung der Geschwindigkeit und die Richtung der elektrischen Signale. „Wie sich zeigte, bildeten sich die Connexine und auch der elektrische Signalweg entwickelte sich innerhalb von zehn Wochen“, betonte Cowan. Selbst nach einem Jahr funktionierten die Connexine noch im implantierten Gewebe. Es liege aber noch viel Arbeit vor ersten Tests mit Zellimplantations-Techniken bei Menschen.