Herzatlas zur Orientierung im Lebensmotor

Wissenschaftler haben den ersten Herzatlas, das Herzproteom, erstellt. Damit lassen sich in Zukunft Unterschiede zwischen kranken und gesunden Herzen aufdecken.

Der Herzatlas ist eine Landkarte unseres Lebensmotors.

Ein gesundes Herz schlägt etwa zwei Milliarden Mal im Leben. Dafür, dass das klappt, sorgen mehr als 10.000 Proteine. Welche und wie viele Proteine wo vorhanden sind, haben jetzt Forscher des Deutschen Herzzentrums München an der Technischen Universität München (TUM) erfasst.

Proteinlandkarte des Herzens

Proteine sind Eiweiße und die molekularen Maschinen der Zelle. Hier übernehmen sie eine Vielzahl von Funktionen Eiweiße werden anhand ihrer Bauanleitung in der DNA hergestellt. Entstehen hier Veränderungen, sogenannte Mutationen, können Krankheiten entstehen. Damit diese als Ursachen für Herzkrankheiten erkannt werden, ist es wichtig zu wissen: wo sind welche Proteine im gesunden Herzen vorhanden und in welcher Menge liegen sie vor. Antwort darauf gibt das Proteom. Ein solches ist für das Herz jetzt erstmals entschlüsselt*. Dafür bestimmten die Wissenschaftler die komplette Proteinausstattung der Zellen in allen Regionen des Herzens – unter anderem in Herzklappen, Herzkammern und den wichtigsten Blutgefäßen. Zudem untersuchten sie die Zusammensetzung der Proteine in drei unterschiedlichen Zellarten des Herzens: den Herzfibroblasten, den glatten Muskelzellen und den Endothelzellen. So konnten sie wie auf einer Landkarte die Verteilung der Eiweiße in den unterschiedlichen Herzbereichen darstellen.

Herzatlas hilft Krankheiten zu erkennen

Der Blick in das Proteom unseres Herzens zeigt: Alle gesunden Herzen funktionieren sehr ähnlich. In den einzelnen Regionen gibt es jeweils eine ähnliche Proteinzusammensetzung, die nur wenige individuelle Unterschiede zeigt. Überraschend ist auch, dass die rechte und linke Herzhälfte sich gleichen, obwohl sie unterschiedliche Aufgaben übernehmen: Die rechte Hälfte pumpt sauerstoffarmes Blut zur Lunge und die linke das sauerstoffreiche Blut aus der Lunge in den Körper. Mit den Daten der gesunden Herzen lassen sich künftig Veränderungen in kranken Herzen erkennen. So verglichen die Münchener Wissenschaftler ihre Werte etwa von Patienten mit Vorhofflimmern, einer sehr häufigen Herzrhythmusstörung, mit jenen von Gesunden. Diese Ergebnisse konnten tatsächlich erste Hinweise auf die Ursache der Krankheit liefern: Das Gewebe des kranken Herzens unterschied sich am stärksten bei Proteinen, die für die Energieversorgung der Zelle verantwortlich waren.

* M. Mann et al. Region and cell-type resolved quantitative proteomic map of the human heart, Nature, November 2017, DOI: 10.1038/s41467-017-01747-2
https://www.nature.com/articles/s41467-017-01747-2
Foto: © Daniel Etzold – Fotolia
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