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Herzrhythmusstörung: Bestrahlung verjüngt Herzzellen

Eine Strahlentherapie kann Herzmuskelzellen in einen scheinbar jüngeren Zustand umprogrammieren und Probleme beheben, die eine lebensbedrohliche Arrhythmie verursachen, ohne dass ein langwieriges, invasives Verfahren erforderlich ist. Das beweisen zumindest neue Forschungsergebnisse.

Zur Behandlung von Herzrhythmusstörungen (Arrhythmien), also Störungen der normalen Herzschlagfolge, verursacht durch fehlgeleitete Vorgänge bei der Erregungsbildung und -leitung, werden üblicherweise Medikamente oder Herzschrittmacher eingesetzt. Mittels einer Katheterablation lassen sich auch elektrische Kabel in die Herzvorhöfe und -kammern einführen, um bestimmte Gewebeareale gezielt ausschalten zu können. Dieser Eingriff ist jedoch mit Nebenwirkungen verbunden.

Amerikanische Forscher zeigten jetzt, dass eine Strahlentherapie, die normalerweise der Krebsbehandlung vorbehalten ist, auch auf Herzzellen gerichtet werden kann. Diese bringt Herzmuskelzellen offenbar in einen jüngeren und möglicherweise gesünderen Zustand, wodurch sich „Leitungsprobleme“ in den Zellen selbst beheben lassen, ohne dass dazu Gewebe zerstört werden muss. Dieser zelluläre Reprogrammierungseffekt lässt sich im Mausmodell bereits mit geringen Strahlendosen erreichen, was die Möglichkeit einer breiteren Anwendung der Therapie bei verschiedenen Arten von Arrhythmien eröffnet.

Die Forschenden konnten auch belegen, dass die Wirkung auf eine erhöhte Aktivität eines Signalwegs namens Notch zurückzuführen ist. Ein Stoffwechselweg, der die Bildung des elektrischen Leitungssystems des Herzens anregt, in erwachsenen Herzmuskelzellen jedoch ausgeschalten ist. Positive Auswirkungen der Bestrahlung konnten bei Patienten über zwei Jahre lang beobachtet werden.

Referenz:
Washington University St. Louis
Cardiac radiotherapy induces electrical conduction reprogramming in the absence of transmural fibrosis, Nature Comm 2021; https://www.nature.com/articles/s41467-021-25730-0

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Neue Ursache für erbliche Herzerkrankung entdeckt

Die familiäre hypertrophe Kardiomyopathie ist eine vererbte Muskelerkrankung des Herzens, bei der es zu einer asymmetrischen Verdickung der linken Herzkammer kommt. Bei dieser relativ häufigen Erkrankung (betroffen sind bis zu zwei Prozent der Bevölkerung) liegt zur Hälfte ein genetischer Defekt vor, der zu einer Veränderung des kleinsten Strukturproteins des Herzens, des Sarkomers, führt.

Ein englisches Forschungsteam hat nun ein weiteres Gen als Ursache der hypertrophen Kardiomyopathie identifiziert. In der Studie wurden die Genome von 2.817 Menschen mit hypertropher Kardiomyopathie, die aus Zentren in Spanien, Großbritannien, Dänemark, Russland, Lettland, Brasilien und Argentinien stammten, miteinander verglichen. Dabei zeigte sich, dass verkürzte ALPK3-(Alpah-Proteinkinase-3)-Varianten verglichen mit der  Allgemeinbevölkerung 16-mal häufiger vorkommen. Die Forscher bewiesen auch, dass nur eine abnorme Kopie bei Erwachsenen ausreicht, um eine hypertrophe Kardiomyopathie bei einer großen Anzahl von Patienten und Familien zu verursachen.

Als Ergebnis der Studie fordern die Wissenschaftler nun, dass eine Untersuchung auf diese Gene zu den üblichen Genscreenings hinzugefügt werden sollte. Auch wenn es für die Erkrankung noch keine Heilung gibt, könnten betroffene Personen früher identifiziert werden und von einer regelmäßigen Überwachung profitieren.

Referenz:
University College London
Alpha-protein kinase 3 (ALPK3) truncating variants are a cause of autosomal dominant hypertrophic cardiomyopathy, Europ Heart J 2021; https://academic.oup.com/eurheartj/article/42/32/3063/6321568

#herzgesundheit #kardiomyopathie #herz #alphaproteinkinase #herzerkrankung #genetik #vererbung #medizin #medimpressions

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Stehen erhöht die Insulinsensitivität

Insulin ist ein Schlüsselhormon für den Energiestoffwechsel und die Blutzuckerregulation. Die normale Insulinfunktion im Körper kann z.B. durch Übergewicht gestört sein, was zu einer verminderten Insulinsensitivität und einem erhöhten Risiko für Typ-2-Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen führt. In einer finnischen Studie stellten Forschende fest, dass Stehen mit einer besseren Insulinsensitivität verbunden ist. Eine Erhöhung der täglichen Stehzeit könnte daher helfen, chronischen Erkrankungen vorzubeugen.

Der Lebensstil hat einen starken Einfluss auf die Insulinresistenz und die Entwicklung von Typ-2-Diabetes, und regelmäßige körperliche Aktivität spielt bekanntlich eine wichtige Rolle bei der Prävention dieser Erkrankung. In der Studie des Turku PET Center und des UKK-Instituts untersuchten die Forscher die Zusammenhänge zwischen Insulinresistenz und sitzendem Verhalten, körperlicher Aktivität und Fitness bei inaktiven Erwachsenen im erwerbsfähigen Alter mit einem erhöhten Risiko für Typ-2-Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Die Wissenschaftler stellten fest, dass das Stehen unabhängig von der täglichen körperlichen Aktivität oder Sitzzeit, dem Fitnessniveau oder dem Übergewicht mit einer besseren Insulinsensitivität verbunden ist. Dieser Zusammenhang wurde bisher nicht nachgewiesen.

Eine Erhöhung der täglichen Stehzeit könnte also bei der Prävention von Zivilisationskrankheiten helfen, auch wenn die Empfehlungen zu körperlicher Aktivität nicht eingehalten werden. Im nächsten Schritt soll jetzt untersucht werden, welchen Einfluss die Reduzierung der täglichen Sitzzeit um eine Stunde neben der Insulinsensitivität und der Blutzuckerregulation auf den Energiestoffwechsel und die Fettansammlung in der Leber und im gesamten Körper hat.

Referenz:
Universität Turku
Standing is associated with insulin sensitivity in adults with metabolic syndrome, Journal of Science and Medicine in Sport 2021; https://www.jsams.org/article/S1440-2440(21)00204-8/fulltext

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Schönere Beine, längeres Leben

Untersuchungen der Universitätsmedizin Mainz legen nahe, die chronische Venenschwäche (chronisch-venöse Insuffizienz, CVI) zukünftig als Vorhersagekriterium für das Auftreten von Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu nutzen. Die Forscher konnten anhand von über 12 000 Personendaten zeigen, dass CVI auch ausgesprochen verbreitet ist: Bei rund 41% der 40- bis 80-jährigen Probanden der bevölkerungsbasierten Gutenberg-Gesundheitsstudie wurde eine symptomatische chronische Venenschwäche mit Ödemen, Hautveränderungen oder offenen Wunden der unteren Gliedmaßen diagnostiziert; wobei die Häufigkeit mit zunehmendem Alter deutlich ansteigt. Eine weitere Erkenntnis: Frauen erkranken etwas häufiger als Männer.

Zudem stellte das Forscherteam fest, dass Personen mit einer CVI mit einer etwa 60 Prozent höheren Wahrscheinlichkeit gleichzeitig eine schwere Herz-Kreislauf-Erkrankung aufweisen als Personen mit gleichem Alter und Geschlecht ohne CVI. Das Risiko, in den nächsten zehn Jahren an einer Herz-Kreislauf-Erkrankung wie Herzinfarkt, Schlaganfall, Herzschwäche oder Vorhofflimmern zu erkranken, lag bei Personen mit CVI fast doppelt so hoch wie bei Personen ohne Venenschwäche.

Die WissenschaftlerInnen teilten die erhobenen Befunde zu den Venenveränderungen systematisch nach Schweregraden ein. Diese reichten von keinen Zeichen einer Venenveränderung bis hin zum Vorliegen einer sehr fortgeschrittenen Veneninsuffizienz. Bei einer deutlichen Mehrheit von rund 90 Prozent zeigte sich eine Venenveränderung: 36,5% der Personen hatten eine sogenannte Varikosis (z. B. Besenreiser) und 13,3% wiesen Krampfadern auf. Beides führt häufig im Laufe des Lebens zu einer fortgeschrittenen Venenschwäche. 40,8% aller untersuchten Personen wiesen eine manifeste chronisch-venöse Insuffizienz auf.

Referenz:
Johannes Gutenberg Universität Mainz, DZHK
Chronic venous insufficiency, cardiovascular disease, and mortality: a population study. Eur Heart J 2021, https://academic.oup.com/eurheartj/advance-article-abstract/doi/10.1093/eurheartj/ehab495/6350776?redirectedFrom=fulltext

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APRIL schützt vor atherosklerotischen Herzerkrankungen

Atherosklerose ist eine chronisch entzündliche Gefäßerkrankung, die ursächlich für die Entstehung von Herzinfarkten und Schlaganfällen verantwortlich ist. Diese wird in erster Linie durch die Ablagerung von LDL-Cholesterin und die Ansammlung von Entzündungszellen in der Innenwand der Gefäße verursacht, was in weiterer Folge zum Aufbau atherosklerotischer Plaques führt. ForscherInnen der MedUni Wien haben in Zusammenarbeit mit internationalen KollegInnen nun entdeckt, dass ein Botenstoff namens „A Proliferation Inducing Ligand (APRIL)“ einen wesentlichen Schutz vor der Entstehung atherosklerotischer Plaques bietet.

Sie fanden im Tiermodell heraus, dass Mäuse, die APRIL nicht exprimieren, mehr Atherosklerose entwickelten. In weiterer Folge konnten sie auch zeigen, dass die Injektion von APRIL-neutralisierenden Antikörpern zur Entstehung größerer atherosklerotischer Plaques führt. Erstautor Dimitros Tsiantoulas: „APRIL bindet an Immunrezeptoren, die hauptsächlich an der Oberfläche von B-Lymphozyten exprimiert werden und reguliert dadurch die Produktion von Antikörpern und das Überleben Antikörper-produzierender Zellen.“ Aus diesem Grund wird APRIL auch als mögliche Zielstruktur zur Therapie von Autoimmunerkrankungen untersucht.

Die AutorInnen fanden auch heraus, dass APRIL in großen Mengen von Arterien selbst produziert wird und dort das Proteoglykan Perlecan bindet. Dieses stellt einen wesentlichen Bestandteil der inneren Schicht von Arterien dar und fördert die Ablagerung von LDL-Cholesterin in der Gefäßwand.

Zudem entdeckten die ForscherInnen eine bisher unbekannte Form von APRIL im menschlichen Blut. Durch die Analyse von mehr als 3.000 Patientenproben konnten sie zeigen, dass diese das Risiko der Mortalität aufgrund von kardiovaskulären Erkrankungen vorhersagen kann.

Referenz:
MedUni Wien, Universität Lausanne, Universität Cambridge
APRIL limits atherosclerosis by binding to heparan sulfate proteoglycans, Nature 2021; https://www.nature.com/articles/s41586-021-03818-3

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Herzklappenfehler: Das unterschätzte Risiko

Bei der Mitralklappeninsuffizienz ist die Herzklappe zwischen der linken Vorkammer und der linken Hauptkammer undicht, so dass es zum Rückfluss von Blut kommt. Typische Symptome sind ein zunehmender Leistungsabfall, vermehrte Atemnot bei körperlicher Belastung und Wassereinlagerungen in der Lunge und in den Beinen. Oft steht die Mitralklappeninsuffizienz auch mit Herzrhythmusstörungen wie dem Vorhofflimmern in Zusammenhang.

Besonders gefährlich und besonders häufig ist die Erkrankung bei PatientInnen mit einer chronischen Herzschwäche. Das zeigen aktuelle Studienergebnisse der Universitätsklinik für Innere Medizin II, Wien. Die Daten ergeben, dass die Mitralklappeninsuffizienz bei PatientInnen mit chronischer Herzschwäche viel häufiger als bisher angenommen auftritt und dass sich diese besonders ungünstig auf die Langzeitprognose der PatientInnen auswirkt. „Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Mitralklappeninsuffizienz nicht als vorangeschrittene Herzschwäche, sondern als eigene Erkrankung interpretiert und behandelt werden sollte“, so Philipp Bartko von der MedUni Wien.

Dass die Mitralklappeninsuffizienz bisher selten als eigene Erkrankung behandelt wurde, hängt mit den Therapieoptionen zusammen. Bis vor wenigen Jahren war die einzige Behandlungsmöglichkeit einer Mitralklappeninsuffizienz die offene Herzoperation. Nun stehen neue schonendere Therapiemöglichkeiten (Katheter gestützte Verfahren) zur Verfügung, die auch jenen PatientInnen eine Behandlung ermöglichen, deren Herzklappenerkrankung zuvor nicht oder nur mit erhöhtem Risiko behandelbar war. Bei den minimalinvasiven Eingriffen wird die Herzklappe über ein Leistengefäß repariert und die PatientInnen können meist bereits am Folgetag nach Hause entlassen werden.

Referenz:
MedUni Wien
Burden, Treatment Utilisation and Outcome in Secondary Mitral Regurgitation – an observational cohort study across the spectrum of heart failure, BMJ 2021; https://www.bmj.com/content/373/bmj.n1421

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mRNA-Vakzine können Herzmuskel – Entzündungen auslösen

Der Verdacht, dass mRNA-Vakzine vereinzelt als Auslöser von Herzmuskelentzündungen in Frage kommen könnten, wurde bereits mehrfach geäußert. Experten der US-Gesundheitsbehörde CDC sehen nun einen „wahrscheinlichen“ Zusammenhang und wollen die Impfstoffe mit einem neuen Warnhinweis versehen.

Bis zum 11. Juni wurde in den USA bei 323 Patienten im Alter von unter 30 Jahren nach einer Corona-Impfung eine Myokarditis (Entzündung des Herzmuskels) oder eine Perikarditis (Entzündung des Herzbeutels) diagnostiziert. Dem stehen mehr als 50 Millionen Impfdosen gegenüber, die bis dahin an Zwölf- bis 29-Jährige verabreicht wurden. Die Zahl der Erkrankungen ist damit im Verhältnis sehr niedrig, aber höher als bei dieser Altersgruppe zu erwarten wäre. Die meisten Fälle traten bei jungen Männern und binnen einer Woche nach der zweiten Impfdosis auf. Die große Mehrheit der Betroffenen erholte sich vollständig von der Erkrankung. Einen bestätigten Todesfall gibt es bisher nicht.

Referenz:
Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta
Pressemeldung Science APA, 24.6.2021; mRNA-Vakzine können Herzmuskelentzündungen auslösen
https://science.apa.at/power-search/1629176759378282069

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Covid-19: Blutdrucksenker-Pause beschleunigt Genesung

Bereits zu Beginn der Pandemie stellte sich die Frage, ob Medikamente aus der Gruppe der ACE-Hemmer und Angiotensin-Rezeptorblocker schuld daran sein könnten, dass so viele Herz-Kreislauf-PatientInnen einen schweren COVID-19-Verlauf erleiden. Die Medikamente greifen am ACE2-Rezeptor an, welcher auch Coronaviren als Eintrittspforte dient. Die Wirkstoffe gehören zu den weltweit am meisten verordneten Arzneimitteln und werden unter anderem zur Therapie des arteriellen Bluthochdrucks oder bei Herzschwäche eingesetzt.

Ein Team der Medizinischen Universität Innsbruck und der Ludwig-Maximilians-Universität München ging deshalb der Frage nach, ob sich zeitweises Absetzen der Medikamente positiv auf den Verlauf von COVID-19 auswirken könnte. Ihre Untersuchung umfasste 204 Herz-Kreislauf-PatientInnen, die akut mit SARS-Cov-2 infiziert waren und nach dem Zufallsprinzip zwei Gruppen zugeteilt wurden: Eine setzte die Blutdrucksenker für 30 Tage ab, die andere Gruppe nahm sie weiter.


Das Absetzen der Medikamente hatte keinen Einfluss auf die maximale Schwere der Erkrankung. Jedoch erholten sich PatientInnen, die pausierten, rascher und besser von ihrer Erkrankung. Sie wiesen nur halb so häufig eine Organschädigung auf und hatten eine um 50% verminderte Sterblichkeit. Ältere, vorerkrankte Personen könnten deshalb von einem zeitweisen Pausieren einer blutdrucksenkenden Therapie profitieren, so die Forscher. In jedem Fall gilt es aber, die Indikation für die Medikamente, die Verfügbarkeit alternativer Therapien und ambulante Überwachungsmöglichkeiten sorgfältig zu berücksichtigen. Plus darauf zu achten, dass die Einnahme der Medikamente nach überstandener Erkrankung wieder aufgenommen wird.

Referenz:
MedUni Innsbruck; LMU München
Discontinuation versus continuation of renin-angiotensin-system inhibitors in COVID-19 (ACEI-COVID): a prospective, parallel group, randomised, controlled, open-label trial, Lancet 2021; https://www.thelancet.com/journals/lanres/article/PIIS2213-2600(21)00214-9/fulltext

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Gen-Editierung senkt Cholesterinwerte dauerhaft

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Zürich (UZH) konnte zeigen, dass hohe LDL-Cholesterinwerte, die zu den größten Risikofaktoren von Herz-, Kreislauferkrankungen zählen, mit einer neuartigen präzisen Methode der Gen-Editierung dauerhaft gesenkt werden können. Das Team schleuste eine einzelne Punktmutation in das Gen ein, welches das Enzym PCSK9 kodiert. Dieses Protein ist an der Aufnahme von Cholesterin aus dem Blut in die Zellen beteiligt.

Die verwendete Technologie der Gen-Editierung basiert auf sogenannten Basen-Editoren. Diese Proteine können im DNA-Molekül einen einzelnen „Buchstaben“ eines Gens auswechseln. Ein Adenin (A) wird so zum Beispiel zu einem Guanin (G).
Um das Werkzeug kontrolliert in die Leber zu platzieren, adaptierten die Forschenden die RNA-Technologie, die in COVID-19-Impfstoffen verwendet wird. Anstatt jedoch eine RNA, die für das Spike-Protein von SARS-CoV2 kodiert, in Lipid-Nanopartikel einzuhüllen, taten sie dies mit einer RNA, die für den Adenin-Basen-Editoren kodiert.
Die Verbindungen aus RNA und Lipid-Nanopartikeln wurden zwei Tierarten intravenös verabreicht, was zur Aufnahme und einer vorübergehenden Produktion des Basen-Editor-Werkzeugs in der Leber führte. Bei Mäusen konnten so bis zu zwei Drittel der PCSK9-Gene dauerhaft verändert werden, bei Makaken rund ein Drittel. In beiden Fällen führte dies zu einer deutlichen Senkung des LDL-Cholesterinspiegels.

Mit dieser präzisen und effizienten Methode eröffnen sich neue Therapieperspektiven für Patienten mit familiärer Hypercholesterinämie, einer vererbten Form von hohen Cholesterinwerten. Da etwa 30 Prozent aller erblichen, krankmachenden Mutationen von einzelnen fehlgeleiteten Basen verursacht werden, könnten sich künftig auch Störungen des Aminosäuren-Haushalts oder des Harnstoffzyklus auf diesem Weg behandeln lassen.

Referenz:
Universität Zürich
In vivo adenine base editing of PCSK9 in macaques reduces LDL cholesterol levels, Nature Biotech 2021; https://www.nature.com/articles/s41587-021-00933-4

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Wie man Blutgefäße in Schach hält

Blutgefäße sind in ihrem Inneren von einer hauchdünnen Zellschicht ausgekleidet: das Endothel.  Es stellt eine entscheidende Barriere zwischen Blut und umliegenden Gewebe dar und fördert den Austausch von Sauerstoff und Nährstoffen, verhindert aber gleichzeitig den unkontrollierten Austritt von Blutbestandteilen. Nur bei erhöhtem Stoffwechselbedarf des Gewebes, etwa bei Wachstum, Wundheilung oder auch wenn ein Tumor entsteht, geben Endothelzellen diesen stabilen Zellverband auf, um sich zu teilen und neue Blutgefäße zu bilden. Die Signale, die dieses Aktivwerden auslösen, sind gut untersucht.

Wenig wusste man bisher darüber, wie Endothelzellen ihren stabilen Ruhezustand aufrechterhalten. Genau dies haben Wissenschaftler nun herausgefunden. Sie wussten auch schon, wo sie ansetzen mussten, am Faktor FOXO1, einem Stoffwechsel- Metabolit, der das Ablesen von Erbinformation in Zellen steuert. Wie genau er dabei vorgeht, wurde nun enträtselt. Nach Isolierung sämtlicher Stoffwechselprodukte aus den Zellen, fiel auf, dass vor allem die Konzentration von 2-Hydoxyglutarat durch FOXO1 anstieg, eine Substanz, die bereits in der Krebsmedizin große Bekanntheit erlangt hat.  Die ForscherInnen fanden allerdings heraus, dass es sich um eine besondere Form des 2-Hydroxyglutarat handelt: das S-2-Hydroxyglutarat. Nur diese Substanz war in der Lage Endothelzellen in der Quieszenz, also in Ruhestellung zu halten.

Vor dem Hintergrund, dass ein „Zuviel“ oder ein „Zuwenig“ von neuen Blutgefäßen bei vielen Krankheiten eine Rolle spielt, ist es wichtig, die grundlegenden Mechanismen dahinter besser zu verstehen, sie die Studienautoren. Langfristiges Ziel ist es, das Wachstum und die Funktion von Blutgefäßen gezielt und möglichst ohne Nebenwirkungen therapeutisch beeinflussen zu können.

Referenz:
Charité Berlin; MDC, Max-Planck Institut, Berlin; Cambridge University; Cold Spring Harbor Lab; CHUV, CH; IBS, Korea
Control of endothelial quiescence by FOXO-regulated metabolites, Nature Cell Biology 2021; https://www.nature.com/articles/s41556-021-00637-6

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