Biologische Herzschrittmacher

News: Biologische Herzschrittmacher

Fallen die biologischen Schrittmacher im Herzen aus, kann die Technik helfen. Vielleicht genügt es jedoch zukünftig, Herzzellen in der Nachbarschaft mittels Gentherapie an ihre Schlagfähigkeit zu embryonalen Zeiten zu erinnern.

Antje Findeklee

Das Herz schlägt den Rhythmus des Lebens in unserer Brust. 60 bis 90 Mal pro Minute pumpt der faustgroße Muskel fünf bis sechs Liter Blut in unsere Gefäße und versorgt somit jede Zelle im Körper mit Nährstoffen und Sauerstoff. Den Rhythmus geben spezialisierte Schrittmacherzellen an, angesiedelt im Sinusknoten im rechten Vorhof, die über elektrische Signale alle Herzmuskelzellen zu ihrem gleichzeitigen Kraftakt anregen.

Verweigern die Schrittmacher jedoch ihre Funktion, sodass das Organ aus dem Takt gerät, ist technische Hilfe in Form eines Herzschrittmachers erforderlich. 60 000 solcher Streichholzschachtel-großen Geräte wurden allein in der Bundesrepublik Deutschland im Jahr 2001 implantiert.

Junichiro Miake von der Johns Hopkins University und seine Kollegen wählten nun einen anderen Weg. Sie erinnerten sich daran, dass in der frühen Embryonalentwicklung noch jede Herzzelle schlagfähig ist – und das auf vergleichsweise simple Weise: Bestimmte Calciumkanäle öffnen sich, wobei die einströmenden Ionen bewirken, dass sich ein Aktionspotenzial aufbaut, welches durch ausströmende Kaliumionen wieder neutralisiert wird – die Zelle schlägt ihren elektrischen Takt.

Diese Eigenschaft wird im Laufe der weiteren Entwicklung allerdings stillgelegt, indem ein spezialisierter Kaliumkanal die Kontrolle über den Ionenhaushalt der Zellen übernimmt. Dem Team um Miake gelang es nun, bei Meerschweinchen die Schlagfähigkeit wieder zu wecken. Sie knüpften ein Gen, das für eine defekte Form des Kaliumkanals codiert, an einen Virus, das seine Fracht in die Herzzellen transportieren sollte. Daran hängten sie noch das Gen für ein grün fluoreszierendes Protein, um den erfolgreichen Einbau der fremden DNA in das tierische Erbgut aufzuspüren.

Schon drei bis vier Tage nach der Virenspritze begannen die Versuchstiere, den defekten Kanal herzustellen. Viel entscheidender war jedoch die Feststellung, dass die Herzzellen tatsächlich zu schlagen begannen – etwas schneller zwar als die normale Herzfrequenz, aber deutlich sichtbar im Elektrokardiogramm: Nun zeigte die Aufzeichnung zwischen den üblichen Spitzen noch einige regelmäßig auftretende Peaks mehr.

Wenn eine klinische Anwendung auch noch Jahre entfernt liegt, so träumt Teammitglied Eduardo Marban schon heute von den möglichen Anwendungen. "Wir können jetzt den Tag vorhersehen, an dem wir die Schrittmacherzellen eines Individuums wiederherstellen oder Schrittmacher entwickeln, die teils elektronisch, teils biologisch sind", meint er. Bis dahin allerdings müssen Wissenschaftler unter anderem die Schlagfrequenz noch besser in den Griff bekommen.