Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Blätter im Fluss – Forscher untersuchen Biomechanik der Herzklappenentstehung

18.04.2018

Im Laufe eines 80-jährigen Lebens pumpt das menschliche Herz über 200 Millionen Liter Blut durch den Körper. Diese beeindruckende Leistung hängt entscheidend von der Ausbildung der Herzklappen ab. Im frühembryonalen Herzen fehlen Herzklappen. Die rhythmisch aufeinanderfolgenden Kontraktionen der Herzkammern erzeugen zunächst ein abwechselndes Vorwärts- und Zurückströmen des Blutes. Erst die Umformung der flachen Herzkissen in bewegliche und verschließbare Herzklappen führt zu einem zielgerichteten Blutfluss, weil ein Zurückströmen des Blutes verhindert wird.

Wissenschaftler der Universität Potsdam und der Medizinischen Hochschule Hannover haben nun molekulare Mechanismen entdeckt, die durch den Blutfluss aktiviert werden und die Ausbildung von Herzklappen steuern. Die Ergebnisse ihrer Forschungen haben die Biologen in der Fachzeitschrift eLIFE veröffentlicht.


Ausformung der Herzklappen durch den Blutfluss (Pfeil). Blutzellen strömen im atrioventrikulären Kanal des Zebrafischherzens an der luminalen Seite der Herzklappen vorbei (Sterne)

Stefan Donat, Arbeitsgruppe Seyfried

Seit einiger Zeit wird vermutet, dass die Ausbildung von Herzklappen auf biomechanischen Kräften beruht, die durch den Blutfluss auf die embryonalen Herzkissen einwirken. Diese Kräfte bewirken in den Herzkissen molekulare Veränderungen. Sie steuern die Umformung in Herzklappen. Wissenschaftler suchten seit Langem nach molekularen Auslösern, die zur Ausbildung der Herzklappen aus dem flachen Herzkissen führt.

Embryonale Herzklappen haben einen sehr einfachen Aufbau mit zwei unterschiedlichen Seiten, der pflanzlichen Blättern mit verschiedenen Ober- und Unterseiten ähnelt. Die dem Inneren des Herzschlauches zugewandte Seite unterscheidet sich in ihrer Form und Beschaffenheit von der dem Äußeren des Herzschlauches zugewandten Seite.

Hierbei sind nur die Zellen auf der Innenseite, nicht die Außenzellen, dem Blutfluss durch das Herz ausgesetzt. In den transparenten Eiern des Zebrafisches können Wissenschaftler diesen Prozess mit mikroskopischen Methoden beobachten.

Um herauszufinden, wie es zur Entstehung und Ausbildung der unterschiedlichen Innen- und Außenseiten der Herzklappen kommt, ergründeten die Wissenschaftler zunächst, welche Gene durch den Blutstrom während der frühen Herzklappenentwicklung des Zebrafisches angeschaltet werden. Dabei machten sie eine überraschende Entdeckung. Sie fanden eine Gruppe von Genen, die aus der menschlichen Blutgefäßerkrankung zerebrale kavernöse Malformationen bekannt sind. Patienten mit dieser Erkrankung leiden an Verwachsungen von Blutgefäßen, was zu Blutungen und Schlaganfällen führen kann.

Zunächst wunderten sich die Wissenschaftler über die mögliche Verbindung dieser Gene mit der Herzklappenentwicklung. In weiterführenden Studien konnten sie jedoch zeigen, dass die Gene eine wichtige Funktion darin haben, wie Zellen biomechanische Kräfte des Blutflusses erspüren. Dabei machen sie die Zellen unempfindlicher für den Einfluss des Blutflusses. Wurden diese Gene ausgeschaltet, bildeten sich die Herzklappen nicht mehr aus.

„Wir vermuten, dass diese Gene in einem kleinen Bereich des Herzkissens besonders aktiv sind und dort die Ausbildung der Außenseite der Herzklappe auslösen. Dies könnte ein Kristallisationspunkt sein, an dem sich die frühen Herzkissen in funktionale Herzklappen umbilden“, erläutert Prof. Dr. Salim Seyfried von der Universität Potsdam. Die Ergebnisse der Forscher werfen eine Vielzahl an weiterführenden Fragen auf. Unter anderem wollen sie herausfinden, ob die Gene eine diagnostische Anwendung für angeborene Herzfehler des Menschen ermöglichen.

Die molekularen Mechanismen der Herzklappenbildung sind nun um einige wichtige Spieler reicher, deren Wechselwirkung genauer erforscht werden kann. Schließlich stellt sich auch die Frage, ob die Erkrankung zerebrale kavernöse Malformationen auf veränderte biomechanische Prozesse in Blutgefäßen zurückzuführen sein könnte.

Illustration: Ausformung der Herzklappen durch den Blutfluss (Pfeil). Blutzellen strömen im atrioventrikulären Kanal des Zebrafischherzens an der luminalen Seite der Herzklappen vorbei (Sterne)
(Quelle: Stefan Donat, Arbeitsgruppe Seyfried)

Kontakt: Prof. Dr. Salim Seyfried, Institut für Biochemie und Biologie
Telefon: 0331 977-5540
E-Mail: salim.seyfried@uni-potsdam.de
Internet: https://academic.oup.com/mbe/advance-article/doi/10.1093/molbev/msy037/4924857
eLife 2018; 7:e28939. DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.28939

Medieninformation 18-04-2018 / Nr. 060
Prof. Dr. Salim Seyfried, Dr. Barbara Eckardt

Universität Potsdam
Referat Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Am Neuen Palais 10
14469 Potsdam
Tel.: +49 331 977-2964
Fax: +49 331 977-1130
E-Mail: presse@uni-potsdam.de
Internet: www.uni-potsdam.de/presse

Prof. Dr. Salim Seyfried, Dr. Barbara Eckardt | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen
20.07.2018 | Universitätsklinikum Heidelberg

nachricht Erwiesen: Mücken können tropisches Chikungunya-Virus auch bei niedrigen Temperaturen verbreiten
20.07.2018 | Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

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

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

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