Herzmuskelzellproliferation

Nephropathologie

Leiterin:
Prof. Dr. med. Kerstin Amann

Herzmuskelzellproliferation

Abb. 1: Herzmuskelzellen erwachsener Ratten in Kultur im Endstadium der Zellteilung (Zytokinese) nach Stimulation mit FGF1 und einem p38 MAP Kinase-Inhibitor. Rot: Herzmuskelzellmarker; Blau: DNA; Grün: Flemming-Körper (copyright: Engel FB et al., Genes Dev, 2005).
Abb. 2: Repräsentative Herzschnitte von erwachsenen Ratten ohne Operation (SHAM) sowie nach einem experimentellen Herzinfarkt ohne (Control) und mit FGF1/p38 MAP Kinase-Inhibitor Therapie (Therapy). Braun: Muskel; Blau: Narbe (copyright: Engel FB et al., PNAS, 2006).

Es wird im Allgemeinen angenommen, dass das Herz von Säugetieren keine Stammzellen enthält und Herzmuskelzellen erwachsener Säuger nicht proliferieren können. Das menschliche Herz kann sich somit nicht regenerieren und bildet stattdessen nach einer Verletzung lediglich ein Narbengewebe aus. Interessanterweise können Zebrafische und Lurche ihr Herz regenerieren, indem sie die Zellteilung von existierenden Herzmuskelzellen induzieren. In Säugetieren proliferieren Herzmuskelzellen nur während der Embryonalentwicklung. Jedoch hat sich kürzlich gezeigt, dass auch Mäuse ihr Herz durch Herzmuskelzellproliferation regenerieren können. Allerdings ist diese Fähigkeit auf neugeborene Mäuse beschränkt. Unsere Experimente, bei denen wir die Ratte als Model verwenden, haben gezeigt, dass es möglich ist, die Proliferation von adulten Herzmuskelzellen durch Stimulation mit Wachstumsfaktoren und Manipulation von nachfolgenden Signalwegen einzuleiten. Die Behandlung von experimentellen Infarkten mit diesen Faktoren reduzierte die Narbenbildung und verbesserte die Herzfunktion. Interessanterweise beobachteten wir auch die Bildung von neuen Blutgefäßen. Zusammenfassend zeigen unsere Daten, dass die Induktion der Proliferation von Herzmuskelzellen eine realistische Option sein könnte, um das menschliche Herz zu regenerieren. Das langfristige Ziel unserer Arbeit ist es, Mechanismen, welche das Herzwachstum kontrollieren, sowie die Identifikation von Wachstumsfaktoren aufzuklären, welche das Potential haben die Anzahl an Herzmuskelzellen zu erhöhen, Herzschäden zu begrenzen, und die Herzfunktion wiederherzustellen.

Darüber hinaus erforschen wir Regulatoren der Herzmuskelzelldifferenzierung während der Entwicklung, um die Differenzierung von verschiedenen Stammzellarten, welche für eine Zelltherapie verwendet werden können, zu verbessern. Wir hoffen somit, fundamentale Mechanismen, welche auch für die Regeneration von anderen Organen relevant sind, aufzuklären.

 

Leitung:

Prof. Dr. rer. nat. Felix Engel

 
 
 
 
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Zusammenfassung