News: Chronisch gehemmte Calciumpumpe
Damit Muskeln sich zusammenziehen können, brauchen sie Calcium. So auch der Herzmuskel. Ist hier der Calciumtransport über die Zellmembran gestört, verliert das Herz seine Kontraktionsleistung - mit tödlichen Folgen.
© Joachim Schmitt (Ausschnitt)
Rund siebzig Mal pro Minute zieht sich unser Herz rhythmisch zusammen und wirft bei jeder dieser Kontraktionen etwa 70 Milliliter Blut aus. Mit insgesamt fast fünf Litern Blut pro Minute ist dies eine beachtliche Menge, die das Herz zuverlässig bewegt. Bei körperlicher Belastung kann das Volumen sogar noch gesteigert werden. Damit der Herzmuskel diese Leistung vollbringen kann, müssen alle Herzmuskelzellen gemeinsam an einem Strang ziehen und sich auf Kommando zusammenziehen.
Dazu brauchen sie – neben einem Taktgeber, der ähnlich dem Schlagmann in einem Ruderboot das Signal des Zusammenziehen vorgibt, – Calciumionen. Sobald die Muskelzelle Calcium aus einem internen Speicher, dem sarkoplasmatischen Reticulum, freisetzen, ziehen sich die Muskelfasern zusammen, und der Muskel kontrahiert sich. Nach der Kontraktion muss das Calcium wieder entfernt werden. Dafür sorgt die Calciumpumpe, ein Protein, das in der Membran des Calciumspeichers sitzt und die Ionen wieder zurückpumpt.
Allerdings arbeitet die Pumpe nicht alleine, sondern hat einen Assistenten. Das Protein Phospholamban reduziert die Pumpaktivität, wenn das Herz in Ruhe ist, und erhöht sie, wenn der Körper in Bewegung kommt. Doch nicht alle Menschen können sich auf die Mitarbeit des Assistenten verlassen. Wie Joachim Schmitt von der Havard Medical School und seine Kollegen herausfanden, tragen manche Menschen einen Defekt im entsprechenden Gen.
Diese Entdeckung machten die Wissenschaftler, als sie das Phospholamban-Gen bei Patienten analysierten, die an einer so genannten dilatativen Kardiomyopathie litten. Hier vergrößert sich der Herzmuskel, versteift und kann sich nicht mehr genügend zusammenzuziehen – das Herz wirft nur noch geringe Mengen an Blut aus. Ohne Organtransplantation sterben die meisten Patienten innerhalb von fünf Jahren.
Einer der zwanzig Herzpatienten zeigte tatsächlich eine kleine Veränderung im Phospholamban-Gen. Als die Forscher daraufhin die Familienmitglieder des Patienten untersuchten, verdichtete sich der Verdacht: Alle Verwandten, die das mutierte Gen trugen, litten unter der gleichen Herzkrankheit, während die Träger des normalen Gens gesund waren.
Diese Verstrickung des Phospholamban-Gens kannten die Forscher bereits von Mäusen. Dass seine genetische Veränderung auch beim Menschen zu dilatativer Kardiomyopathie und Herzversagen führt, war jedoch neu.
Allerdings, so betonen die Wissenschaftler, ist die Mutation nur bei wenigen Herzpatienten der Auslöser. "Diese Genmutation des Phospholamban-Gens ist sehr selten", sagt Mitautor David MacLennan von der University of Toronto. "Es ist für weniger als ein Prozent der Fälle dilatativer Kardiomyopathie verantwortlich. Aber es kann tödlich sein und bereits junge Menschen unter 30 treffen."
Dazu brauchen sie – neben einem Taktgeber, der ähnlich dem Schlagmann in einem Ruderboot das Signal des Zusammenziehen vorgibt, – Calciumionen. Sobald die Muskelzelle Calcium aus einem internen Speicher, dem sarkoplasmatischen Reticulum, freisetzen, ziehen sich die Muskelfasern zusammen, und der Muskel kontrahiert sich. Nach der Kontraktion muss das Calcium wieder entfernt werden. Dafür sorgt die Calciumpumpe, ein Protein, das in der Membran des Calciumspeichers sitzt und die Ionen wieder zurückpumpt.
Allerdings arbeitet die Pumpe nicht alleine, sondern hat einen Assistenten. Das Protein Phospholamban reduziert die Pumpaktivität, wenn das Herz in Ruhe ist, und erhöht sie, wenn der Körper in Bewegung kommt. Doch nicht alle Menschen können sich auf die Mitarbeit des Assistenten verlassen. Wie Joachim Schmitt von der Havard Medical School und seine Kollegen herausfanden, tragen manche Menschen einen Defekt im entsprechenden Gen.
Diese Entdeckung machten die Wissenschaftler, als sie das Phospholamban-Gen bei Patienten analysierten, die an einer so genannten dilatativen Kardiomyopathie litten. Hier vergrößert sich der Herzmuskel, versteift und kann sich nicht mehr genügend zusammenzuziehen – das Herz wirft nur noch geringe Mengen an Blut aus. Ohne Organtransplantation sterben die meisten Patienten innerhalb von fünf Jahren.
Einer der zwanzig Herzpatienten zeigte tatsächlich eine kleine Veränderung im Phospholamban-Gen. Als die Forscher daraufhin die Familienmitglieder des Patienten untersuchten, verdichtete sich der Verdacht: Alle Verwandten, die das mutierte Gen trugen, litten unter der gleichen Herzkrankheit, während die Träger des normalen Gens gesund waren.
Diese Verstrickung des Phospholamban-Gens kannten die Forscher bereits von Mäusen. Dass seine genetische Veränderung auch beim Menschen zu dilatativer Kardiomyopathie und Herzversagen führt, war jedoch neu.
Allerdings, so betonen die Wissenschaftler, ist die Mutation nur bei wenigen Herzpatienten der Auslöser. "Diese Genmutation des Phospholamban-Gens ist sehr selten", sagt Mitautor David MacLennan von der University of Toronto. "Es ist für weniger als ein Prozent der Fälle dilatativer Kardiomyopathie verantwortlich. Aber es kann tödlich sein und bereits junge Menschen unter 30 treffen."
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