Herzrhythmusstörungen: Es werde Licht

15. September 2016
Teilen

Forschern ist es erstmals gelungen, Herzrhythmusstörungen in Mäusen mit Lichtreizen zu beenden. Die Technik zeigt die prinzipielle Machbarkeit eines optogenetischen Defibrillators zur Behandlung von Kammerflimmern und könnte auch beim Menschen erfolgreich angewendet werden.

Bei Patienten mit bekanntem Risiko für Herzrhythmusstörungen ist die prophylaktische Implantation eines miniaturisierten Defibrillators das Mittel der Wahl. Bei Kammerflimmern wird dann automatisch ein Stromstoß ausgelöst, der die Herzmuskelerregung normalisiert und dadurch das Leben rettet.

„Wenn ein implantierter Defibrillator auslöst, was leider auch durch falsche Detektion der Rhythmusstörung passieren kann, ist das immer ein sehr traumatisches Ereignis für die Patienten“, sagt der Leiter der Studie Juniorprofessor Dr. med. Sasse. „Der starke elektrische Stromschlag ist sehr schmerzhaft und kann auch das Herz weiter schädigen.“ Wie die Wissenschaftler nun aber zeigen, lässt sich Kammerflimmern auch durch einen optischen Defibrillator beenden.

Gene für optisch aktivierbare Proteine werden eingeschleust

Das Team verwendete die neue Methode der „optogenetischen“ Stimulation und arbeitete dafür mit Mäusen, bei denen die Gene für sogenannte Kanal-Rhodopsine ins Herz eingeschleust wurden. Es handelt sich dabei um Kanäle aus Grünalgen, die unter Einfluss von Licht wie ein Schalter die Durchlässigkeit von Ionen durch die Herzmuskelzellen verändern.

Kurzer Lichtpuls stellt normalen Herzrhythmus wieder her

Wurde durch die Forscher bei den Mäuseherzen nun ein Kammerflimmern ausgelöst, genügte ein Lichtpuls von einer Sekunde auf das Herz, um den normalen Rhythmus wieder herzustellen. „Das ist ein sehr wichtiges Ergebnis“, betont Erstautor Dr. med. Brügmann. „Es zeigt erstmals experimentell in Herzen, dass die optogenetische Stimulation zur Defibrillation von Herzrhythmusstörungen genutzt werden kann.“

Das funktionierte auch in ganz normalen Mäusen, welche das Kanal-Rhodopsin erst durch Injektion eines biotechnologisch hergestellten Virus erhielten. Dies zeige eine mögliche klinische Anwendbarkeit, da ähnliche Viren bereits für Gentherapien von Patienten verwendet werden können.

A: Optogenetische Defibrillation (blauer Balken) beendet Rhythmusstörung im Mäuseherz. B: Simulation der optogenetische Defibrillation (roter Balken) im Modell eines menschlichen Herzen. © Tobias Brügmann (Uni Bonn) / Patrick M. Boyle (Johns Hopkins University)

A: Optogenetische Defibrillation (blauer Balken) beendet Rhythmusstörung im Mäuseherz. B: Simulation der optogenetischen Defibrillation (roter Balken) im Modell eines menschlichen Herzens. © Tobias Brügmann (Uni Bonn) / Patrick M. Boyle (Johns Hopkins University)

Verfahren für menschliche Zellen optimiert

Sind aber die an Mäuseherzen gewonnenen Erkenntnisse auch auf Menschen übertragbar? Um diese Frage zu beantworten, arbeiteten die Wissenschaftler der Universität Bonn mit dem „Computational Cardiology” Labor der Johns Hopkins Universität zusammen. Dort wurde die optogenetische Defibrillation in einem Computermodell von einem Herzen eines Patienten nach einem Herzinfarkt erprobt.

„Unsere Simulationen zeigen, dass ein Lichtpuls auf das Herz auch die Herzrhythmusstörung dieses Patienten beenden würde“, berichtet Autor Prof. Boyle. Hierfür musste das Verfahren der Universität Bonn noch für menschliche Herzen optimiert werden, indem die Herzzellen nicht mit blauem Licht wie bei den Mäusen, sondern mit rotem Licht angeregt wurden. Dieser Aspekt der Studie zeigt die wichtige Rolle von Computermodellen für die systematische Entwicklung optogenetischer Therapieansätze.

Optogenetischer „Defi“: Schmerzfrei und schonend

„Unsere Daten zeigen die prinzipielle Machbarkeit eines optogenetischen Defibrillators zur Behandlung von Kammerflimmern“, fasst Prof. Sasse zusammen. Das flimmernde Herz mit einem Lichtreiz wieder in einen normalen Rhythmus zu versetzen, sei absehbar schmerzfrei und deutlich schonender für die Patienten als die Verwendung von Elektroschocks.

Das neue Verfahren befinde sich aber noch im Stadium der Grundlagenforschung. Bis ein optischer „Defi“ für die Behandlung von Patienten entwickelt werden könne, dauere es noch mindestens fünf bis zehn Jahre, schätzt Sasse.

Originalpublikation

Optogenetic defibrillation terminates ventricular arrhythmia in mouse hearts and human simulations
Tobias Bruegmann et al.; Journal of Clinical Investigation, doi:10.1172/JCI88950 ; 2016

25 Wertungen (4.44 ø)
Allgemein

Die Kommentarfunktion ist nicht mehr aktiv.

1 Kommentar:

Nabil Abdul Kadir DEEB
Arzt – Physician – Doctor

Kardiale Arrhythmien ; Genmutation ; LQT-Krankheitsgene ; Die atrioventrikularen Blockbilder.

Kardiale Arrhythmien gehören zu den häufigsten Erscheinungen einer Vielzahl kardiovaskulärer Krankheitsbilder. Über die zellulären und subzellulären Mechanismen kardialer Arrhythmien ist in den vergangenen Jahren viel bekannt geworden; für die genetischen Voraussetzungen hat man erst kürzlich begonnen, sich zu interessieren. Durch molekulargenetische Studien konnten mehrere Krankheitsgene für das erbliche lange QT-Syndrom ( = LQT) aufgedeckt werden. Es handelt sich bei den LQT-Krankheitsgenen durchwegs um Gene, die für Ionenkanäle kodieren. Zu dieser Gruppe ist auch das idiopathische Kammerflimmern zu rechnen, das durch Mutationen in einem LQT-Krankheitsgen verursacht wird. Kardiale Arrhythmien treten aber nicht nur bei hereditären Arrhythmieerkrankungen auf, sondern können auch mit vererbten strukturellen Herzerkrankungen assoziiert sein. So können bei der dilatativen Kardiomyopathie sinuatriale oder atrioventrikuläre Blockierungen der Entwicklung einer myokardialen Pumpfunktionsschwäche vorrausgehen. Eine genetische Form der hypertrophen Kardiomyopathie wird mit einem Präexzitationssyndrom vererbt und die arrhythmogene rechtsventrikuläre Kardiomyopathie manifestiert sich meist durch ventrikuläre Arrhythmien. Vorhofflimmern tritt im Rahmen vieler verschiedener kardiovaskulärer Erkrankungen auf, kann aber auch familiär bedingt sein. Möglicherweise besteht eine genetische Beziehung zur dilatativen Kardiomyopathie, da ein genomischer Lokus für beide Erkrankungen auf dem langen Arm des Chromosom 10 gefunden wurde.

Genmutation & Vorhofflimmern :-

Nach Mayo Clinic in U.S.A. wurde berichtet, dass sie eine Genmutation die Ursachen Vorhofflimmern sein könnte .
Die Änderung tritt in einem Gen kodiert, dass ein Hormon, atrial natriuretic Peptid (ANP), die Vorhofflimmern fördert.
Die Studie der Mayo Clinic in U.S.A wurde auf der Analyse der genetischen Information von einem kaukasischen Familien-und der Kontrollgruppe sowie Untersuchungen im Tiermodell basiert.

In der Regel sind Arrhythmien mit Mutationen in strukturellen Proteinen oder Ionenkanälen im Herzen verbunden, wobei eine zirkulierende Hormon als Ursache von Vorhofflimmern identifiziert ist .

Es wurde in der o.g. Studie herausgefunden, dass die 11 Familienmitglieder mit Vorhofflimmern eine gemeinsame Mutation für ANP im Gen kodiert hatten. Diese Mutation wurde nicht bei Familienangehörigen ohne Vorhofflimmern oder in nicht miteinander verwandten Patienten festgestellt.

Es wird vermutet, dass auch das Mutante ANP potenter in seiner zellulären Wirkungen als nonmutant ANP sein kann. Aber sind weitere Studien erforderlich, um festzustellen, wie das Peptid an Rezeptoren bindet und dadurch nachgeschaltete Mechanismen beeinflussen kann .

Mutationsanalysen von Patienten mit erblichen Herzrhythmusstörungen:-

Patienten mit einer familiären Form einer ventrikulären Herzrhythmusstörung und mit sporadischem Auftreten von lebensbedrohlichen kardialen Arrhythmien werden in der Regel invasiv untersucht, um mit Hilfe der diagnostischen Koronarangiographie und Ventrikulographie primäre Ursachen (koronare
Herzerkrankung, Kardiomyopathien) zu erfassen. Zur weiteren Abklärung wird häufig auch eine invasive elektrophysiologische Untersuchung durchgeführt, um Aussagen über die Genese und Prognose der Molekulare Mechanismen Stress-induzierter Arrhythmien Rhythmusstörung machen zu können.

Die atrioventrikularen Blockbilder umfassen die verschiedenen Formen einer gestorten Erregungsleitung zwischen Vorhofen und Ventrikeln. Eine Blockierung kann im AV-Knoten, im His-Bundel und innerhalb der ventrikularen Faszikel des Erregungsleitungssystems lokalisiert sein. Die effektive Herzfrequenz wird bei hohergradigen Leitungsstorungen durch die Automatie eines Ersatzzentrums distal der Blockierung bestimmt.

[Kommentar wurde wegen werblichen Inhalts von der Redaktion gekürzt]

#1 |
  4
Copyright © 2017 DocCheck Medical Services GmbH
Sprache:
DocCheck folgen: