Herzschwäche: Neuer Ansatz für Behandlung

Eine Herzschwäche ist oft genetisch bedingt und erfordert bei vielen Betroffenen eine Herztransplantation. Das Barth-Syndrom ist eine der Erbkrankheiten, die zu dieser Veränderung des Herzmuskels führt. Es betrifft nur Jungen und tritt schon im frühen Kindesalter auf.

Einen neuen Einblick in den Krankheitsmechanismus hat jetzt das Forschungsteam um Professor Christoph Maack entdeckt: Die durch den Gendefekt beeinträchtige Energiegewinnung der Herzmuskelzellen hängt mit dem Kalziumhaushalt zusammen, wie die Forscher vom Deutschen Zentrum für Herzinsuffizienz Würzburg (DZHI) herausgefunden haben. Für die Vorstellung der ersten Forschungsergebnisse wurde der Doktorand Edoardo Bertero von der Heart Failure Association der European Society of Cardiology (ESC) mit dem Young Investigator Award ausgezeichnet.

Störung in der Atmungskette

Frühere Arbeiten deuteten bereits darauf hin, dass eine Störung der Atmungskette in den Kraftwerken der Zelle, den Mitochondrien, bei den Patienten mit Barth-Syndrom die Entwicklung der Herzschwäche zur Folge hat. Denn das Barth-Syndrom geht auf einen Defekt des Tafazzin-Gens zurück. Dieser Gen-Defekt beeinträchtigt die Produktion von Cardiolipin, einem wichtigen Bestandteil der Mitochondrienmembran.

Ein Mangel an Cardiolipin stört nach bisherigen Erkenntnissen die Aneinanderreihung der Atmungskette in der Mitochondrienmembran, wodurch weniger Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat) produziert wird. Gleichzeitig gleiten Elektronen ab und produzieren gefährliche Sauerstoffradikale. Der Energiemangel und der „oxidative Stress“ beeinträchtigen die Herzfunktion.

Kalziumdefekt = weniger Energie + mehr Sauerstoffradikale

Da ein wichtiger Prozess an der Mitochondrienmembran auch der Transport von Kalzium über Kanäle ist, nahm die Arbeitsgruppe um Christoph Maack vom Deutschen Zentrum für Herzinsuffizienz Würzburg (DZHI) das Zusammenspiel zwischen den Kalziumspeichern der Zellen und den Mitochondrien genauer unter die Lupe. Denn sowohl die Energie-Produktion als auch die Entgiftung von Sauerstoffradikalen ist auf die Aufnahme von Kalzium angewiesen.

Und tatsächlich: In Untersuchungen von Mäusen, die einen vergleichbaren Defekt des Tafazzin-Gens hatten wie Patienten mit Barth-Syndrom, stellte sich heraus, dass den Defekten in der Atmungskette eine frühe und deutliche Beeinträchtigung der Kalziumaufnahme in Mitochondrien vorausgeht. „Die fehlende Kalziumaufnahme beeinträchtigt die notwendige Aktivierung des Citratzyklus, welcher Elektronen für die ATP-Herstellung an der Atmungskette, aber auch für die Entgiftung von Sauerstoffradikalen herstellt. Hierdurch kann die defekte mitochondriale Kalziumaufnahme sowohl das Energiedefizit als auch den oxidativen Stress erklären, die bei der Erkrankung typischerweise beobachtet werden“, erklärt Christoph Maack.

Herzschwäche ist dominantes Merkmal des Barth-Syndroms

Edoardo Bertero fügt hinzu: „Interessant war bei den Arbeiten, dass wir diesen Kalziumdefekt ausschließlich in den Mitochondrien der Herzmuskelzellen, aber nicht in den Mitochondrien der Skelettmuskeln oder des Gehirns beobachtet haben“. Dies könne erklären, warum die Herzschwäche ein dominantes Merkmal des Barth-Syndroms ist. Da dieser Befund auch in Stammzellen von Patienten mit Barth-Syndrom bestätigt wurde, glauben die Wissenschaftler, dass dieser „neue und weitreichende Befund“ auch für den Menschen gilt. Daher könnte die Regulierung der gestörten Kalziumaufnahme ein vielversprechendes therapeutisches Ziel für die Behandlung dieser Krankheit sein.

DZHI untersucht neue Therapie-Ansätze

Ein mögliches Therapiekonzept sind Medikamente, die in Mitochondrien aufgenommen werden und dort den oxidativen Stress verringern. „Eines dieser Medikamente ist derzeit bereits in klinischer Erprobung bei Herzschwäche und bindet an Cardiolipin, dem Membranbestandteil, der beim Barth-Syndrom verändert ist“, berichtet Christoph Maack. „Es ist derzeit aber noch unklar, ob dieses Medikament bei der Erkrankung wirksam ist. Diesen und andere auf Mitochondrien abzielende Therapieansätze wollen wir in den nächsten Jahren am DZHI genauer untersuchen.“

Von der Deutschen Herzstiftung gefördert

Das Forschungsprojekt zum Barth-Syndrom wurde bereits im Jahr 2014 mit der Margret Elisabeth Strauß-Projektförderung der Deutschen Herzstiftung mit 91.000 Euro unterstützt. Die Projektförderung hat die Weiterentwicklung der Behandlungsmethoden auf dem Gebiet der Herzschwäche und insbesondere der Dilatativen Kardiomyopathie, einer oft genetisch bedingten Herzschwäche, zum Ziel. Das Forscherteam von Christoph Maack war zu Beginn des Projekts noch am Universitätsklinikum des Saarlandes in Homburg tätig. Seit August 2017 leitet Maack das Department Translationale Forschung am DZHI und fungiert zudem als Sprecher des Integrierten Forschungs- und Behandlungszentrums.

Auszeichnung durch Young Investigator Award

Ein wichtiger Aspekt der Forschungsarbeiten war, dass mehrere Experten aus unterschiedlichen Bereichen zu der Entdeckung beigetragen haben. „Dieser Preis stellt die Anerkennung jahrelanger Teamarbeit dar“, kommentiert Edoardo Bertero die Auszeichnung mit dem Young Investigator Award. Erfolgreiche Forschung werde einzig und allein dadurch erreicht, dass man als Gruppe seine Bemühungen koordiniert und seine Ideen austauscht, so der Nachwuchswissenschaftler.

Kirstin Linkamp, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit DZHI