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Fortschritte bei der Regeneration von geschädigtem Herzen

MEDIZINFortschritte bei der Regeneration von geschädigtem Herzen

Jüngste Zwillingsstudien haben neue Wege zur Regeneration eines geschädigten Herzens gezeigt

Weltweit sind mindestens 26 Millionen Menschen von Herzinsuffizienz betroffen und für zahlreiche tödliche Todesfälle verantwortlich. Aufgrund der zunehmenden Alterung der Bevölkerung wird die Pflege des Herzens zu einer Notwendigkeit, was zu steigenden Ausgaben führt. Die therapeutischen Behandlungsmethoden für die Herz und viele präventive Maßnahmen werden ergriffen, jedoch ist die Sterblichkeit und Morbidität immer noch sehr hoch. Es stehen nur sehr wenige Behandlungsmöglichkeiten zur Verfügung, und meistens beruht sie auf einer Herztransplantation für die Patienten, die sich wirklich im Endstadium befinden und sich in Richtung einer vollständigen Herzinsuffizienz entwickeln.

Unser Körper hat eine außerordentliche Selbstheilungskraft, zum Beispiel kann die Leber regeneriert werden, wenn sie geschädigt ist, unsere Haut auch die meiste Zeit und eine Niere könnte die Funktion für zwei übernehmen. Dies gilt leider nicht für die meisten unserer lebenswichtigen Organe – einschließlich des Herzens. Wenn ein menschliches Herz geschädigt wird – verursacht durch eine Krankheit oder eine Verletzung – ist der Schaden dauerhaft. Beispielsweise können nach einem Herzinfarkt Millionen oder Milliarden von Herzmuskelzellen für immer verloren gehen. Dieser Verlust schwächt das Herz allmählich und führt zu ernsthaften Erkrankungen wie Herzversagen oder Narben im Herzen, die tödlich sein können. Eine Herzinsuffizienz resultiert normalerweise aus einem Mangel an Kardiomyozyten (Zelltyp). Im Gegensatz zu Molchen und Salamandern können erwachsene Menschen beschädigte Organe wie das Herz nicht spontan nachwachsen lassen. In einem menschlichen Embryo oder wenn ein Baby im Mutterleib heranwächst, teilen und vermehren sich Herzzellen, was dem Herzen hilft, neun Monate lang zu wachsen und sich zu entwickeln. Säugetiere, einschließlich des Menschen, besitzen jedoch nicht die Fähigkeit, das Herz zu regenerieren, da sie diese Fähigkeit nachträglich und vollständig nach etwa einer Woche nach der Geburt verlieren. Herzmuskelzellen verlieren ihre Fähigkeit sich zu teilen und zu vermehren und können sich daher nicht regenerieren. Dies gilt auch für andere menschliche Zellen – Gehirn, Rückenmark usw. Da sich diese adulten Zellen nicht teilen können, kann der menschliche Körper die beschädigten oder verlorenen Zellen nicht ersetzen und dies führt zu Krankheiten. Dies ist aber auch der Grund, warum es nie einen Herztumor gibt – Tumoren entstehen durch unkontrolliertes Wachstum von Zellen. Wenn es diesen Zellen jedoch ermöglicht wird, sich wieder zu teilen, könnte dies zu einer „Regeneration“ einer Reihe von Geweben führen und zur Reparatur eines Organs beitragen.

Die einzige Möglichkeit, die jeder hat, wenn er an einer schwachen oder beschädigtes Herz oder eine Herzkrankheit besteht darin, eine Herztransplantation zu erhalten. Dies hat eine Vielzahl von Aspekten, die eine Transplantation im Allgemeinen daran hindern, bei den meisten Patienten Realität zu werden. Erstens muss das Herz, das von einem „Spender“ gespendet wird, ein gesundes Herz sein, bevor der Spender verstarb Herz in keiner Weise. Der potenzielle Empfängerpatient muss mit dem Spenderherz übereinstimmen, um das Transplantat zu erhalten. Dies führt zu einer langen Wartezeit. Als mögliche Alternative könnte das Potenzial, durch Zellteilung im Herzen neue Muskeln bilden zu können, Millionen mit geschädigtem Herzen Hoffnung geben. Viele Verfahren wurden von der wissenschaftlichen Gemeinschaft erprobt und getestet, die Ergebnisse waren jedoch bisher wirkungslos.

In einer neuen Studie veröffentlicht in Zelle, Forscher der University of California, San Francisco, USA, haben erstmals eine effiziente und stabile Methode im Tiermodell entwickelt, um adulte Herzzellen (Kardiomyozyten) zur Teilung zu bringen und so potenziell den geschädigten Teil des Herzens zu reparieren1. Die Autoren identifizierten vier Gene, die an der Zellteilung beteiligt sind (also Zellen, die sich selbst vermehren). Als diese Gene mit Genen kombiniert wurden, die dazu führen, dass reife Kardiomyozyten wieder in einen Zellzyklus eintreten, sahen sie, dass sich Zellen teilten und reproduzierten. Wenn also die Funktion dieser vier essentiellen Gene verbessert wurde, zeigte sich das Herzgewebe regeneriert. Nach Herzinsuffizienz bei einem Patienten verbessert diese Kombination die Herzfunktion. Kardiomyozyten zeigten in der aktuellen Studie eine Teilung von 15-20 Prozent (im Vergleich zu 1 Prozent in früheren Studien), was die Zuverlässigkeit und Effizienz dieser Studie festigt. Diese Studie könnte technisch auf andere Organe ausgedehnt werden, da diese vier Gene ein gemeinsames Merkmal sind. Dies ist eine sehr relevante Arbeit, da jede Studie am Herzen erstens sehr kompliziert ist und zweitens die Lieferung von Genen mit Vorsicht erfolgen muss, um keine Tumoren im Körper zu verursachen. Diese Arbeit könnte zu einem sehr wirkungsvollen Ansatz zur Regeneration des Herzens und auch anderer Organe werden.

Eine weitere Studie des Stem Cell Institute, University of Cambridge, UK, hat einen innovativen Weg entwickelt, um Herzgewebe so zu reparieren, dass überhaupt kein Spender benötigt wird2. Sie haben Stammzellen verwendet, um im Labor lebende „Herzmuskeln“ zu züchten, die nur 2.5 Quadratzentimeter groß sind, aber sie scheinen ein wirksames potenzielles Werkzeug zur Behandlung von Patienten mit Herzinsuffizienz zu sein. Diese Pflaster haben eine gute Aussicht, auf natürliche Weise in das Herz eines Patienten aufgenommen zu werden, dh es handelt sich um ein „voll funktionsfähiges“ Gewebe, das wie ein normaler Herzmuskel schlägt und sich zusammenzieht. Ein früherer Ansatz, Stammzellen in den Körper zu injizieren, um das Herz zu reparieren, war erfolglos, weil Stammzellen nicht im Herzmuskel verblieben, sondern stattdessen im Blut verloren gingen. Das aktuelle Pflaster ist ein „lebendiges“ und „schlagendes“ Herzgewebe, das an einem Organ (in diesem Fall dem Herzen) befestigt werden kann und somit eventuelle Schäden repariert werden können. Solche Pflaster könnten gezüchtet werden, wenn ein Bedarf für einen Patienten besteht. Dies würde die Notwendigkeit, auf einen passenden Spender zu warten, im Wesentlichen übersteigen. Diese Pflaster könnten auch unter Verwendung der eigenen Zellen des Herzpatienten gezüchtet werden, wodurch die Risiken beseitigt werden, die mit einer Organtransplantation verbunden sind. Den Patch in ein assimilieren beschädigtes Herz ist ein invasives Verfahren und erfordert korrekte elektrische Impulse, damit der Herzschlag mit einem Pflaster gut integriert wird. Aber die Risiken, die mit dieser Art von Verfahren verbunden sind, sind besser als eine totale Herztransplantation, die viel invasiver ist. Das Team bereitet sich auf Tierversuche und klinische Studien innerhalb von 5 Jahren vor, bevor dies in großem Umfang für Herzpatienten eingesetzt werden könnte.

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{Sie können das ursprüngliche Forschungspapier lesen, indem Sie auf den unten angegebenen DOI-Link in der Liste der zitierten Quellen klicken}

Quelle (n)

1. Mohamedet al. 2018,. Regulierung des Zellzyklus zur Stimulierung der Proliferation der adulten Kardiomyozyten und der kardialen Regeneration. Zellehttps://doi.org/10.1016/j.cell.2018.02.014

2. University of Cambridge 2018. Ein gebrochenes Herz flicken. http://www.cam.ac.uk/research/features/patching-up-a-broken-heart. [Zugriff am 1. Mai 2018]

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