Auf dem Weg zu einem natürlichen Herzschrittmacher
Künstliche Herzschrittmacher haben das Leben von Tausenden von Menschen gerettet und verlängert, aber sie haben ihre Schwächen – wie eine feste Pulsfrequenz und eine begrenzte Lebensdauer. Könnte eine dauerhafte biologische Lösung möglich sein?
Richard Robinson und Kollegen von den New Yorker Universitäten Columbia und Stony Brook sind davon überzeugt, und ihre Arbeit, die in der neuesten Ausgabe des Journal of Physiology veröffentlicht wurde, bringt diesen Traum einen Schritt näher an die Realität.
Der körpereigene natürliche Schrittmacher, der so genannte sinoatriale Knoten (SA-Knoten), ist bei einem Herzinfarkt extrem anfällig für Schäden, so dass der Patient oft einen schwachen, langsamen oder unzuverlässigen Herzschlag hat. Das Herz hat nur begrenzte Möglichkeiten, sich von der Schädigung zu erholen, so dass der konventionelle Ansatz darin besteht, ein elektronisches Gerät einzusetzen, das den Herzschlag direkt überwacht und steuert.
Therapien zur biologischen Erhöhung der Herzfrequenz könnten eine viel bessere Lösung sein, aber es gibt einige große Hürden. Die Art und Weise, wie elektrische Signale im SA-Knoten erzeugt werden – und damit die Herzfrequenz – ist alles andere als einfach. Es gibt drei verschiedene elektrische Pfade zwischen den Zellen, die HCN- oder „lustige“ Kanäle genannt werden (wegen ihres komplexen Verhaltens), die beteiligt sein könnten.
Dr. Robinsons Arbeit trägt dazu bei, Licht in die Geheimnisse der HCN-Kanäle zu bringen, aber noch wichtiger ist die Beschreibung einer Zellkultur, die sie entwickelt haben und die die Funktion der HCN-Kanäle in ganzen Säugetierherzen genau nachahmt, was künftige Forschungen auf diesem Gebiet wesentlich schneller und einfacher machen wird.
Die Forscher verwendeten ihr neues Zellmodell, um zwei der HCN-Kanäle genetisch „umzuverdrahten“. Das Ergebnis war eine sehr schnelle Herzfrequenz mit unregelmäßigen Pausen, wie sie bereits bei Hunden und Mäusen beobachtet wurde.
Es ist noch zu früh – aber die wertvollen neuen Computer- und Zellmodelle sind ideal, um potenzielle neue Medikamente zur Beeinflussung der Herzfrequenz zu testen und den Weg für die Entwicklung neuer genetischer biologischer Herzschrittmacher zu ebnen.