Herzliche Gentechnik

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Wer seinem Herzen etwas Gutes tun will, muss vielleicht gar nicht unbedingt ein intensives Sportprogramm absolvieren: Zumindest bei Mäusen verbessert das Herunterschalten eines einzelnen Gens die Gesundheit des Herzmuskels genauso gut wie zwei Wochen Ausdauertraining. Die Manipulation führt dazu, dass die Herzmuskelzellen größer werden und beginnen, sich zu teilen, haben US-Forscher entdeckt. Zwar lässt sich die bei den Mäusen verwendete genetische Manipulation nicht direkt beim Menschen anwenden. Die neuen Ergebnisse könnten jedoch dazu beitragen, die Herzmuskulatur bei Patienten mit Herzschwäche durch Medikamente oder spezielle Bewegungsprogramme zu stärken, schreiben die Forscher um Bruce Spiegelman und Anthony Rosenzweig von der Harvard Medical School und dem Dana-Farber Cancer Institute in Boston.

Wenn jemand kontinuierlich Ausdauersport betreibt, vergrößert sich der Herzmuskel – ein Phänomen, das auch unter dem Begriff “Sportlerherz” bekannt ist. Zwar können auch Veränderungen wie Bluthochdruck oder Gefäßprobleme zu einer Herzvergrößerung führen, im Gegensatz zum Sportlerherz ist diese Veränderung jedoch krankhaft – und beruht auf völlig anderen biochemischen Mechanismen, wie Spiegelman und sein Team jetzt zeigen konnten.

Die Wissenschaftler hatten in ihrer Studie eine Gruppe von Mäusen 14 Tage lang bis zu drei Stunden täglich schwimmen lassen, so dass sich deren Herz leicht vergrößerte. In einer anderen Mäusegruppe reduzierten sie 14 Tage lang den Blutfluss der Hauptschlagader und erzeugten so eine krankhafte Herzvergrößerung. Anschließend untersuchten sie in beiden Gruppen, welche Gene im Herzmuskel aktiv waren. Besonders konzentrierte sie sich dabei auf solche Erbgutabschnitte, die den Bauplan für sogenannte Transkriptionsfaktoren tragen – Proteine, die andere Gene an- und abschalten können.

Dabei entdeckten sie, dass ein Gen für einen Transkriptionsfaktor namens C/EPB-beta bei den trainierten Mäusen weniger aktiv war als bei den kranken Tieren, während das für den Faktor CITED4 bei ihnen aktiver war. Um zu prüfen, ob diese Veränderungen tatsächlich ausreichten, um die gutartige Vergrößerung hervorzurufen, reduzierten Spiegelman und sein Team im nächsten Schritt bei einigen Mäusen die Aktivität von C/EPB-beta durch eine gentechnische Manipulation. Dies erhöhte nicht nur die Aktivität von CITED4, sondern führte auch dazu, dass sich die Herzmuskelzellen teilten und größer wurden. Das Herz der so behandelten Mäuse besaß schließlich die gleiche Größe wie das der Sport treibenden Mäuse.

“Darüber hinaus bewahrte eine verringerte C/EPB-beta-Aktivität die Mäuse auch vor Herzversagen, wenn der Blutfluss in ihrer Hauptschlagader reduziert wurde”, berichtet Spiegelman. “Es ist sehr wahrscheinlich, dass dieser Effekt auf die robusteren, vergrößerten Herzmuskelzellen zurückzuführen ist.” Wenn man die Signalwege für C/EPB-beta und CITED4 besser verstehe, könne dies von großem klinischem Nutzen sein, so die Autoren. “Man könnte zum Beispiel spezielle Übungsprogramme entwickeln, die das Wachstum der Herzmuskelzellen gezielt anregen”, sagt Spiegelman. Eine weitere Möglichkeit wäre die Entwicklung von Medikamenten, die die Aktivität von C/EPB-beta unterdrücken – und damit auch Patienten helfen, die nicht mehr in der Lage sind, körperlich aktiv zu sein.

Bruce Spiegelman und Anthony Rosenzweig von der Harvard Medical School und dem Dana-Farber Cancer Institute in Boston: Cell, doi: doi: 10.1016/j.cell.2010.11.036 dadp/wissenschaft.de ? Christine Amrhein

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