Herzinsuffizienz: Neues Medikament könnte Krankheiten stoppen und die Herzfunktion verbessern
Herzinsuffizienz tritt auf, wenn das Herz seine Fähigkeit verliert, Blut effektiv zu pumpen. Gegenwärtige Behandlungen können die Krankheit verlangsamen oder verhindern, dass sie sich verschlimmern, aber sie können sie nicht zurückbilden. Jetzt haben Wissenschaftler ein Molekül entwickelt, das nicht nur die Herzinsuffizienz eindämmen, sondern auch die Blutpumpfähigkeit des Herzens verbessern kann.
Die Forscher in Brasilien und den USA, die das experimentelle Medikament entwickelt und getestet haben, haben es "SAMβA" genannt, was für "selektiver Antagonist der Mitofusin-1-β2PKC-Assoziation" steht.
Als die Forscher es Ratten mit Herzinsuffizienz gaben, verhinderte das Molekül nicht nur das Fortschreiten der Krankheit, sondern reduzierte auch ihre Schwere, indem es die Fähigkeit des Herzmuskels verbesserte, sich zusammenzuziehen.
Das Tagebuch Naturkommunikation hat nun einen Artikel darüber veröffentlicht, wie die Forscher SAMβA entwickelt und an Herzzellen und Nagetiermodellen für Herzinsuffizienz getestet haben.
"Die derzeit verwendeten Medikamente", sagt der Erststudienautor Julio C. B. Ferreira, Professor am Biomedical Science Institute der Universität von São Paulo in Brasilien, "stoppen das Fortschreiten der Krankheit, lassen sie aber niemals zurückgehen."
SAMβA blockiert eine spezifische Wechselwirkung zwischen den Proteinen Mitofusin 1 (Mfn1) und der Beta II-Proteinkinase C (β2PKC), deren Assoziation die Mitochondrien in Herzmuskelzellen beeinträchtigt und zum Absterben der Zellen führt. Mitochondrien sind winzige Kompartimente in Zellkörpern, in denen die chemischen Energiezellen funktionieren und leben müssen.
„Wir haben gezeigt, dass wir durch die Regulierung dieser spezifischen Interaktion sowohl das Fortschreiten stoppen als auch die Krankheit in ein weniger schweres Stadium zurückführen können“, erklärt Prof. Ferreira.
Herzinsuffizienz und Ursachen
Nach den jüngsten Zahlen der Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten (CDC) lebten 2016 in den USA rund 5,7 Millionen Menschen mit Herzinsuffizienz.
Die Organe und Gewebe des Körpers benötigen eine konstante Versorgung mit sauerstoff- und nährstoffreichem Blut, um zu funktionieren und bei guter Gesundheit zu bleiben.
Herzinsuffizienz entsteht, wenn die Fähigkeit des Herzens, Blut zu pumpen, nicht den Bedürfnissen des Körpers entspricht.
In einem gesunden Herzen zieht sich der Herzmuskel zusammen und pumpt frisch sauerstoffhaltiges Blut in die Aorta, von wo es zum Rest des Körpers wandert.
Bei einer Person mit Herzinsuffizienz ist der Herzmuskel schwach oder beschädigt und zieht sich nicht vollständig zusammen, so dass sich etwas Blut im Organ ansammelt.
Menschen mit Herzinsuffizienz fühlen sich oft müde und müde und können im Alltag Atemnot verspüren. Sie können auch Schwierigkeiten beim Atmen haben, wenn sie sich hinlegen, und sie können aufgrund von Schwellungen im Magen, an den Knöcheln, Füßen oder Beinen an Gewicht zunehmen.
Die häufigsten Ursachen für Herzinsuffizienz sind Krankheiten und Zustände, die das Herz schwächen oder schädigen. Dazu gehören Erkrankungen der Herzkranzgefäße, Herzinfarkte, Bluthochdruck und Diabetes.
SAMβA ist selektiv
Versagende Herzen überproduzieren das Protein β2PKC. Frühere Arbeiten einiger brasilianischer Forscher hatten gezeigt, dass die Blockierung des Proteins die Herzfunktion bei Menschen mit Herzinsuffizienz verbessert.
Während der von ihnen verwendete β2PKC-Inhibitor die Herzfunktion verbesserte, hinderte er das Protein auch daran, andere Dinge zu tun, die dem Herzen helfen.
Die neue Studie zeigt, dass SAMβA „selektiver ist“. Es blockiert nur eine bestimmte Wechselwirkung, und diese ist die, die β2PKC mit Mfn1 hat - diejenige, die die Funktion der Mitochondrien beeinflusst. Die anderen Wechselwirkungen von β2PKC werden nicht beeinflusst.
Um dies zu zeigen, führte das Team eine Reihe von Tests an Zellen, Nagetieren und Proben von Herzgewebe von Menschen mit Herzinsuffizienz durch.
Es zeigt sich, dass sich β2PKC an der Außenwand der Mitochondrien aufbaut und die Funktion von Mfn1 chemisch verändert, indem eine Phosphatgruppe hinzugefügt wird. Dies führt zu „Aufbau fragmentierter und dysfunktioneller Mitochondrien bei Herzinsuffizienz“, so die Autoren der Studie.
Wissenschaftler nennen den Prozess, durch den β2PKC die Phosphorylierung von Mfn1 verändert, und es ist einer der „häufigsten“ Mechanismen in Zellen, um die Funktion von Proteinen zu verändern.
Das Team experimentierte mit verschiedenen Verbindungen, um Kandidatenmoleküle zu finden, die diese Wechselwirkung zwischen β2PKC und Mfn1 blockieren könnten, um die daraus resultierende Schädigung der Mitochondrien zu verhindern.
Sie identifizierten sechs Moleküle, die die β2PKC-Mfn1-Wechselwirkung blockieren könnten, aber von diesen tat dies nur SAMβA auf eine Weise, die die anderen Wechselwirkungen von β2PKC nicht beeinflusste.
Tests mit menschlichen Herzzellen zeigten, dass SAMβA wie die bereits zur Behandlung von Herzinsuffizienz verwendeten Medikamente das Fortschreiten der Krankheit bremsen kann.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Behandlungen, von denen es viele seit den 1980er Jahren gibt, ging SAMβA jedoch noch einen Schritt weiter: Es verbesserte die Fähigkeit der Herzzellen, sich zusammenzuziehen, was für ein effektives Pumpen von Blut wesentlich ist.
Die Forscher beobachteten, dass SAMβA auch einen Marker für oxidativen Stress in den Herzzellen reduzierte. Oxidativer Stress kann den Zelltod auslösen, wenn sich die Zelle nicht dagegen wehren kann.
In einer letzten Reihe von Tests induzierte das Team bei Ratten eine Herzinsuffizienz, indem es einen Herzinfarkt auslöste. Im Gegensatz zu den Ratten, die ein Placebo erhielten, zeigten diejenigen, die SAMβA erhielten, keine Anzeichen von Herzinsuffizienz mehr und zeigten eine Verbesserung der Herzfunktion.
Um Fortschritte in Richtung einer klinischen Behandlung zu erzielen, müssen andere Teams das Molekül nun unabhängig testen. Es besteht auch die Notwendigkeit, die Verträglichkeit mit anderen Medikamenten gegen Herzinsuffizienz zu überprüfen.
„Die Validierung und Reproduktion unserer Ergebnisse durch andere Gruppen ist entscheidend für den Prozess der Entwicklung von SAMβA zur Behandlung von Herzinsuffizienz. Zu diesem Zweck werden wir Partner im privaten und öffentlichen Sektor suchen. “
Prof. Julio C. B. Ferreira
