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The Role of Beta-Adrenergic Signaling in Cardiac Progenitor Cell Activation after Myocardial Infarction

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Bessere Herzregeneration nach Infarkt

Herz-Kreislauf-Erkrankungen gehören zu den häufigsten Todesursachen in den industrialisierten Staaten. Als aktives Forschungsfeld haben sich daher Therapien zur Minimierung von Herzschäden und Unterstützung der endogenen Regeneration etabliert.

Grundlagenforschung
Gesundheit

Nach einem Myokardinfarkt (MI) werden Herzvorläuferzellen (cardiac progenitor cells, CPC) im Myokard aktiviert, um sich zu vermehren, zur Infarktstelle zu wandern und die Regeneration des Herzmuskelgewebes einzuleiten. Da CPC mutmaßliche therapeutische Ziele sind, um Schädigen nach einem Infarkt zu minimieren, sind genauere Kenntnisse ihrer Biologie unerlässlich. Schwerpunkt des EU-finanzierten Projekts HEART BETAS war die Signalübertragung β-adrenerger Rezeptoren in CPC nach einem MI. Untersucht wurde, wie diese Zellen durch derzeitige Methoden zur Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen beeinflusst werden. β-adrenerge Rezeptoren reagieren auf den Neurotransmitter Epinephrin und fördern die Relaxation glatter Muskelzellen und Bronchodilatation. Die Hypothese lautete nun, dass der β2-adrenerge Rezeptor-Signalweg die Aktivierung endogener CPC und kardiale Remodellierung nach einem MI fördert. An einem Mausmodell für MI wurde die Expression β1- und β2-adrenerger Rezeptoren bei CPC gemessen. Anschließend wurde die Reaktion auf eine Behandlung mit β-adrenergen Agonisten/Antagonisten bewertet. Zellvitalitäts- und Differenzierungsassays bestätigten die Ausgangshypothese zur funktionellen Rolle von β2-adrenergen Rezeptoren in CPC. Weiterhin wurden Proliferation, Kardiomyozytenoberfläche und Gefäßdichte mittels Immunfluoreszenzanalyse am Herzgewebe untersucht, um den Effekt einer Operation oder medikamentösen Behandlung zu bewerten. Wie sich zeigte, induzierte MI einen signifikanten Anstieg bei CPC. Eine Vorbehandlung mit dem β2-adrenergen Rezeptoragonisten Fenoterol hingegen verlängerte diese Reaktion und erhöhte damit signifikant die Zahl der CPC. So konnte das Infarktgeschehen bei Mäusen, die mit Fenoterol vorbehandelt wurden, signifikant reduziert werden, jedoch ohne bedeutsame Verbesserung der Herzfunktion. Insgesamt zeigte die Studie, dass β2-adrenerge Rezeptoren die CPC-Proliferation und -Differenzierung verbessern können, da sich das Expressionsniveau an Stressfaktoren in der Umgebung anpasst. Angesichts der sozioökonomischen Implikationen von MI und ischämischer Herzerkrankung könnten neue Einblicke in die pharmakologische Manipulation bei endogenen Heilungsprozessen im Herzen das Behandlungsergebnis verbessern.

Schlüsselbegriffe

Regeneration, Myokardinfarkt, Herzvorläuferzellen, HEART BETAS, β-adrenerge Rezeptoren

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