Verwendung kleiner Moleküle zur Regeneration des Herzgewebes
Neue Forschung, die in der Zeitschrift erscheint Naturkommunikation, zeigt, dass die Abgabe von zwei kleinen Molekülen an Mäuse dazu beiträgt, dass sich ihre Herzen nach einem Herzinfarkt regenerieren.
Herzkrankheiten sind die häufigste Todesursache in den USA und für fast jeden vierten Todesfall im Land verantwortlich.
Ein unerwünschtes kardiovaskuläres Ereignis wie ein Herzinfarkt schädigt typischerweise die Zellen, aus denen der Herzmuskel besteht.
Diese Zellen werden Kardiomyozyten genannt, und wenn sie verloren gehen, besteht für Menschen das Risiko einer Herzinsuffizienz - ein Zustand, bei dem das Herz das Blut nicht effektiv in den Rest des Körpers pumpen kann.
Der wissenschaftliche Konsens ist, dass erwachsene Herzen keine neuen Kardiomyozyten mehr erzeugen können. Diese Unfähigkeit ist der Grund, warum sich das Herz nach einem Herzinfarkt nicht regenerieren kann, wenn eine große Anzahl von Kardiomyozyten verloren geht.
Neue Forschungen erneuern jedoch die Hoffnung, geschädigtes Herzgewebe durch die Verwendung kleiner Moleküle, die als microRNAs bezeichnet werden, zu schützen.
Warum microRNAs für das Herz wichtig sind
MicroRNAs steuern die Genfunktion und sind im Überfluss vorhanden, wenn sich das Herz entwickelt.
Frühere Forschungen haben einen Cluster von microRNAs namens miR-17-92 identifiziert, der die Proliferation von Kardiomyozyten steuert. Da-Zhi Wang, Ph.D., Kardiologieforscher am Boston Children’s Hospital und Professor für Pädiatrie an der Harvard Medical School in Boston, MA, leitete diese frühere Forschung.
Jetzt haben Prof. Wang und seine Kollegen zwei Mitglieder dieser microRNA-Familie vergrößert: miR-19a und miR-19b.
In der neuen Studie zeigen Prof. Wang und seine Kollegen, wie diese beiden microRNA-Moleküle die Herzregeneration nach einem Myokardinfarkt vorantreiben können.
Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, eine Herzinsuffizienz nach einem Herzinfarkt zu verhindern, der laut den Forschern „die häufigste Ursache für Mortalität und Morbidität beim Menschen“ ist.
Die kurz- und langfristige Wirkung von microRNAs
Prof. Wang und sein Team verwendeten ein Mausmodell eines Herzinfarkts und lieferten die microRNAs auf zwei verschiedene Arten.
Zunächst verabreichten sie die lipidbeschichteten Moleküle direkt den Mäusen. Zweitens platzierten die Forscher die microRNAs in einem Adeno-assoziierten Virus - einem Gentherapie-Vektor, der auf das Herz abzielte.
Bei beiden Abgabemethoden waren die Ergebnisse sowohl langfristig als auch kurzfristig vielversprechend.
In den ersten 10 Tagen nach einem Herzinfarkt reduzierten die microRNAs nämlich den Zelltod und stoppten die Entzündungsreaktion, die typischerweise den Herzmuskel während eines Herzinfarkts schädigt.
Die Forscher führten auch eine genomweite Transkriptomanalyse durch, die zeigte, wie miR-19a / 19b die Gene unterdrückte, die die Entzündungsreaktion und den akuten Zelltod kontrollierten.
Im Laufe der Zeit hatten die Herzen der Mäuse, die die Moleküle erhielten, mehr gesundes Gewebe, weniger geschädigtes Gewebe, eine bessere Kontraktilität des Herzmuskels und eine verringerte dilatative Kardiomyopathie - ein Zustand, bei dem der Herzmuskel dünner wird, was letztendlich das Herz schwächt.
„Der ursprüngliche Zweck besteht darin, das Herz zu retten und vor Langzeitschäden zu schützen“, erklärt Prof. Wang. "In der zweiten Phase glauben wir, dass microRNAs bei der Proliferation von Kardiomyozyten helfen."
Die Vorteile der microRNA-Therapie
Die Forscher erklären anschließend die Vorteile der microRNA-Therapie. Anders als bei der Gentherapie bleiben die microRNA-Moleküle nicht im Herzen, nachdem sie ihren Zweck erfüllt haben.
„Sie gehen sehr schnell ein und halten nicht lange, aber sie reparieren nachhaltig beschädigte Herzen“, erklärt einer der entsprechenden Autoren der Studie, Jinghai Chen, Ph.D.
„Wir haben Mäusen nur einen Schuss gegeben, als das Herz die meiste Hilfe benötigte, und dann […] haben wir das Expressionsniveau von miRNA19a / b nach der Injektion weiter überprüft“, fügt Chen hinzu. "Nach einer Woche nahm die Expression auf ein normales Niveau ab, aber der Schutz dauerte mehr als ein Jahr."
"MicroRNAs versprechen ein enormes Instrument zur Bekämpfung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen", schreiben die Forscher, die als nächstes planen, die Behandlung an einem größeren Säugetier zu testen, bevor sie mit Studien am Menschen fortfahren. Prof. Wang und Kollegen kommen zu dem Schluss:
"[M] iR-19a / 19b-vermittelter früher Herzschutz könnte ein Fenster für die Entwicklung einer wirksamen Therapie für Herzinfarkt öffnen und Patienten mit Herzinsuffizienz große Vorteile bringen."
