Herz im Takt: NGFN-Wissenschaftler gewinnen erste Einblicke in die Kontrolle des Herzschlags

Bonn (ots) - Innerhalb von Sekunden passt sich das Herz
Veränderungen an: Es erkennt wechselnde Umweltbedingungen und stellt
den Herzschlag darauf ein. Wissenschaftler des Nationalen
Genomforschungsnetzes (NGFN) entschlüsselten jetzt einen Mechanismus,
der dem Herz diese Leistungen ermöglicht: Ein Sensor nimmt
Veränderungen des Blutdrucks oder der Herzfüllung wahr und sendet
Signale an die Herzmuskelzellen. Diese können dann optimal auf die
geänderten Bedingungen reagieren. Ein wichtiger Bestandteil dieses
mechanischen Sensors ist offenbar das Protein ILK (engl.: integrin
linked kinase). Bislang waren die molekularen Hintergründe, die das
Herz anpassungsfähig machen, weitgehend unbekannt. Experten vermuten
allerdings, dass Fehler in diesen Prozessen die Ursache für
Herzschwäche sind. Herzschwäche gehört zu den häufigsten
Erkrankungen. Allein in Europa sind mehr als zehn Millionen Menschen
betroffen.

Die Wissenschaftler um PD Dr. Wolfgang Rottbauer untersuchen
zahlreiche Zebrafische, um die genetischen Ursachen von
Herzerkrankungen aufzuspüren. In der Zebrafisch-Mutante msq (engl.:
main squeeze = Freund, Freundin) wurden sie fündig: Der Fisch trägt
eine genetische Variante im ilk-Gen, die dazu führt, dass das Protein
ILK nicht mehr richtig funktioniert. Die msq-mutanten Herzzellen
verlieren dabei ihre Fähigkeit, Veränderungen im Blutdruck oder der
Herzfüllung wahrzunehmen. Das hat zur Folge, dass der Herzschlag des
Fisches fortschreitend schwächer wird, bis das Herz schließlich
stehen bleibt. Zebrafische eignen sich besonders gut für die
Untersuchung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Denn ihre Larven können
in den ersten zehn Tagen ihrer Entwicklung auch ohne funktionierendes
Herz leben. Dadurch lassen sich bei ihnen Krankheiten untersuchen,
die bei anderen Lebewesen sofort tödlich wären.

Das Protein ILK gehört zu der Familie der Kinasen. Diese Proteine
kontrollieren verschiedene Prozesse des Körpers, indem sie andere
Proteine ein- beziehungsweise ausschalten. Die NGFN-Forscher
entdeckten nun, dass ILK wie ein mechanischer Sensor funktioniert.
Wenn das Herz stärker belastet ist, dehnen sich die Herzmuskelzellen.
ILK erkennt diese Dehnung, da es über ein Proteinnetzwerk die zwei
wichtigsten Strukturelemente des Herzmuskels, die Zellhülle und die
Z-Scheibe, verbindet. ILK schaltet Signalmechanismen ein, die jede
mechanische Veränderung an die Kommandozentrale der Herzmuskelzelle,
den Zellkern, melden. Der Zellkern wiederum steuert die Produktion
der beiden Hormone VEGF (engl.: vascular endothelial growth factor)
und ANF (engl.: atrial natriuretic factor). Beide Hormone sind
notwendig, um den Herzschlag zu kontrollieren. Da ILK in der
Zebrafisch-Mutante msq nicht richtig funktioniert, kommt es zu einem
Mangel an VEGF und ANF. Das führt dazu, dass das Herz nicht mehr
richtig schlägt. Rottbauer: "Durch unsere Ergebnisse haben wir erste
Einblicke in die Prozesse gewonnen, die unser Herz anpassungsfähig
machen. Für uns ist es sehr wichtig, diese Mechanismen besser zu
verstehen, denn nur so können wir die Ursachen zahlreicher
Herzerkrankungen verstehen und effektive Therapien entwickeln."

Die Ergebnisse der Studie werden in der aktuellen Ausgabe der
Fachzeitschrift Genes and Development veröffentlicht.

Bildmaterial können Sie gerne beim Projektmanagement des NGFN
anfordern.

Originaltext: Nationales Genomforschungsnetz NGFN
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Pressekontakt:

PD Dr. med. Wolfgang Rottbauer
Universitätsklinikum Heidelberg
Tel: 06221 5638851
Fax: 06221 564866
E-Mail: wolfgang.rottbauer@med.uni-heidelberg.de

Projektmanagement NGFN
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Fax: 0228 3821-332
pm-ngfn@dlr.de

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www.ngfn.de
www.herz-kreislauf-netz.de
www.rottbauerlab.com