Geringer Sauerstoffgehalt lässt das Herz wachsen
Die Herzentwicklung ist ein komplexer Prozess, der verschiedene Parameter vereint, um die Differenzierung von Herzvorläuferzellen in myokardiale, glatte Muskelzellen und endotheliale Strukturen des Herzens anzutreiben. Die Kardiogenese erfolgt bei Bedingungen mit wenig Sauerstoff aber über die molekularen Mechanismen, die die Anpassung an Hypoxie steuern, ist noch wenig bekannt. Im von der EU finanzierten Projekt HYPOXIA & CELL FATE (Oxygen sensing in cardiovascular progenitors cell fate decisions) ging es um den Einfluss der Hypoxie auf die Differenzierung und Homöostase verschiedener Herzvorläuferzellen. In diesem Zusammenhang setzte das Konsortium Assays zur Differenzierung embryonaler Stammzellen ein und führte Gain-of-function- oder Loss-of-function-Studien an transgenen Tieren durch. Sie erzeugt erstmals eine detaillierte Sauerstoffkarte während der Herzentwicklung, aus der ein frühes Eintreten der Hypoxie abzulesen war. Zu späteren Zeitpunkten wird sie von Epikard und Endokard beschränkt. Darüber hinaus stellten sie fest, dass eine niedrige Sauerstoffspannung bestimmte Arten von Vorläuferzellen unterdrückt, während die Differenzierung von anderen Herzmuskelvorläuferzellen gefördert wird. Besondere Anstrengungen galten der Aufklärung des HIF-Pfads (Hypoxie induzierbarer Faktor), der auf Veränderungen in der zellulären Sauerstoffverfügbarkeit anspricht. Genauer gesagt erzeugten die Wissenschaftler transgene Mäuse mit einer Deletion in den HIF2- oder Vhl-Genen und beobachten die Auswirkungen auf die Herzentwicklung. Insgesamt ließen ihre Ergebnisse darauf schließen, dass ein geeignetes Gleichgewicht in der HIF-VHL-Wechselwirkung für die korrekte Entwicklung und koronare Herz-Kreislauf-Homöostase erforderlich ist. Die im Laufe von HYPOXIE & CELL FATE entwickelten Erkenntnisse und Mausmodelle sind von großem biomedizinischem Interesse. Sie könnten als Modelle für die Untersuchung angeborener Herzfehler dienen und helfen, ihre molekulare Ätiologie zu erklären.
Schlüsselbegriffe
Herzentwicklung, Vorläufer, Differenzierung, Hypoxie, HIF, VHL
