Bluthochdruck ist häufig Ursache für eine krankhafte Herzmuskelverdickung. Der Herzmuskel kann aber auch aus physiologischen Gründen an Masse zunehmen (Sportlerherz).
Im Grunde genommen muss das Herz kontinuierlich Blut pumpen, um den Körper mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgen zu können. Um den für diese Rolle erforderlichen hohen Energieverbrauch aufrechtzuerhalten, ist das Herz mit mehreren komplexen biologischen Systemen ausgestattet. Die ermöglichen dann eine Anpassung an Änderungen des systemischen Bedarfs. Die Prozesse des Wachstums (Hypertrophie), der Angiogenese und der metabolischen Plastizität sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Herzhomöostase. Eine Herzmuskelverdickung wird als physiologisch eingestuft, wenn sie mit einer normalen Herzfunktion assoziiert ist. Oder sie gilt als pathologisch, wenn sie mit einer Herzfunktionsstörung assoziiert ist. Als eine er häufigsten Ursachen für eine Herzmuskelverdickung gilt Bluthochdruck.
Herzmuskelverdickung und ihre Ursachen
Die physiologische Hypertrophie des Herzens tritt als Reaktion auf normales Wachstum von Kindern oder während der Schwangerschaft sowie bei Sportlern (Sportlerherz) auf. Im Gegensatz dazu wird die pathologische Herzmuskelverdickung durch Faktoren wie anhaltenden und abnormalen hämodynamischen Stress aufgrund von Bluthochdruck, Myokardinfarkt – und so weiter – induziert.
Für das Wachstum und die Entwicklung des Herzens in frühen Entwicklungsphasen sind bestimmte Gene verantwortlich. Wenn diese im späteren Leben reaktiviert, dann kommt es zu einer krankhaften Herzmuskelverdickung.
Eine krankhafte Herzmuskelverdickung – pathologische Hypertrophie – entsteht in Reaktion auf eine kontinuierliche und vermehrte Belastung des Herzens (beispielsweise eben durch Bluthochdruck). Die Herzzellen nehmen dabei an Größe zu, sie „hypertrophieren“. Das äußert sich in einer Verdickung der Herzwände.
Hinzu kommt, dass die Kammern kleiner und der Muskel steifer werden, wodurch sich die Pumpleistung des Herzens verschlechtert. Herzmuskelverdickung ist gleichzeitig ein entscheidender Risikofaktor für die Entwicklung einer Herzmuskelschwäche. Diese schwere Erkrankung führt oft zu Herzversagen und zum Tod.
Die pathologische Hypertrophie ist auch mit Fibrose, Kapillarverdünnung, erhöhter Produktion von proinflammatorischen Zytokinen und zellulärer Dysfunktion nebst Beeinträchtigung der Signalübertragung verbunden. Weiter kommt es zur Unterdrückung der Autophagie und zu abnormen Wechselwirkungen zwischen Kardiomyozyten und Nicht-Kardiomyozyten. Schließlich auch zu unerwünschten epigenetischen Veränderungen, wobei diese komplexen Reaktionen zu einer maladaptiven Herzumgestaltung und Herzinsuffizienz führen.
Herzmuskelverdickung und DPF sowie DPF3
Wissenschaftler des Experimental and Clinical Research Center, einer gemeinsamen Einrichtung der Charité und des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin (MDC), konnten unlängst gemeinsam mit Forschern des Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik in Berlin und der Harvard Medical School in Boston erstmals den molekularen Signalweg beschreiben, der Herzmuskelverdickung auslöst. Eine entscheidende Rolle spielen das Protein DPF und seine Zwillingsform DPF3a.
Zunächst wird DPF3a von einem speziellen Enzym, einer Kinase, durch die Übertragung eines Phosphatrestes aktiviert. In dieser aktiven Form bindet DPF3a an ein weiteres Protein, welches das Ablesen verschiedener Gene am DNA-Strang blockiert. Durch diese Verbindung wird das Protein aus seiner Blockadeposition gelöst, die freiwerdenden Gene abgelesen und in Proteine übersetzt.
DPF3a startet auf diese Weise die vermehrte Bildung von Proteinen der frühen Herzentwicklung, die auch bei der pathologischen Hypertrophie charakteristisch erhöht sind. Weitergehende Analysen in Herzproben von Patienten mit pathologischer Hypertrophie bestätigten diese Ergebnisse.
Prof. Rickert-Sperling, Leiterin der Forschungsgruppe „Kardiovaskuläre Genetik“ am ECRC, erklärt, dass ein besseres Verständnis der molekularen Grundlagen der pathologischen Hypertrophie der erste Schritt zu einer Behandlung der Herzinsuffizienz ist. „Meine Hoffnung ist, dass wir hierfür einen neuen vielversprechenden Ansatz liefern konnten“, sagte sie. Die Suche nach neuen Zielmolekülen für Arzneimittel zur Behandlung der Herzinsuffizienz ist weltweit ein sehr intensiv bearbeitetes Forschungsgebiet.
Literatur:
Shimizu I, Minamino T. Physiological and pathological cardiac hypertrophy. J Mol Cell Cardiol. 2016;97:245-262. doi:10.1016/j.yjmcc.2016.06.001
Cui H, Schlesinger J, Schoenhals S, et al. Phosphorylation of the chromatin remodeling factor DPF3a induces cardiac hypertrophy through releasing HEY repressors from DNA. Nucleic Acids Res. 2016;44(6):2538-2553. doi:10.1093/nar/gkv1244
