MTZaward 2013 - Optimierung der Heilungschancen nach einem Herzinfarkt

Die MTZ®stiftung hat am 01.03.2013 den MTZ®award 2013 an Frau M.Sc. Chem.Biol. Nadine Borg als Anerkennung für eine herausragende Publikation vergeben.
Das Preisgeld i.H.v. 2.500 € soll es dem Preisträger u. a. ermöglichen, seine Forschungsarbeiten durch Aufbau- und Ergänzungsstudien sowie Praktika im Ausland zu fördern.

 

Forschungsansatz: Die Bildung von Adenosin auf Immunzellen nach Herzinfarkt in der Maus hat eine entzündungshemmende Wirkung

Die häufigste Todesursache in Deutschland sind nach wie vor Herz-Kreislauf-Erkrankungen, bei denen der Herzinfarkt eine dominante Rolle spielt. Auslöser eines Herzinfarktes ist ein plötzlicher Verschluss eines der Herzkranzgefäße, die normalerweise den Herzmuskel mit Blut versorgen. Dadurch wird ein Teil des Gewebes nicht mehr mit Sauerstoff und Nährstoffen beliefert und stirbt schließlich ab. Der Zelluntergang löst eine Reihe von Entzündungs-reaktionen aus, die das Ziel haben abgestorbene Herzmuskelzellen zu beseitigen und das geschädigte Gewebe durch eine stabile Narbe zu ersetzen. Um dies zu erreichen, wandern direkt nach Infarkt verschiedene Entzündungszellen, wie Granulozyten, Monozyten und T-Zellen aus dem Blutstrom in das Herzgewebe ein. Zusammen räumen diese Immunzellen tote Zellen ab und senden Signale für die Regulation der Immunantwort und Gewebereparatur aus. Für eine erfolgreiche Wundheilung ist eine genaue Abstimmung der Entzündungs¬prozesse von entscheidender Bedeutung, da eine überschießende Entzündung das Gewebe weiter schädigt, eine stabile Narbenbildung verhindert und die Pumpfunktion des Herzens verschlechtert. Zwei Moleküle, die prinzipiell das Entzündungsgeschehen beeinflussen können, sind extrazelluläres ATP und dessen Abbauprodukt, das Adenosin. ATP wird direkt nach dem Infarkt aus absterbenden Herzmuskelzellen freigesetzt und löst vor allem entzündungs¬fördernde Effekte aus. ATP wird aber auch von zwei Enzymen, die auf der Oberfläche von Zellen vorkommen, abgebaut. Hierbei handelt es sich um das Enzym CD39, welches extrazelluläres ATP zu AMP abbaut, und das Enzym CD73, welches AMP zu Adenosin umwandelt. Im Gegensatz zu ATP, hemmt Adenosin die Entzündung. Das Vorkommen beider Enzyme bedingt letztlich, ob vorrangig entzündungsfördernde oder -hemmende Prozesse stattfinden.
Ziel dieser Arbeit war es, die Regulation der Entzündungsprozesse durch ATP und Adenosin nach Herzinfarkt besser zu verstehen. Wir haben daher zunächst untersucht, auf welchen Zellen die Enzyme CD39 und CD73 im gesunden Mäuseherzen zu finden sind und ob es zu einer Änderung nach Infarkt kommt. Um diese Untersuchungen durchführen zu können, haben wir eine Methode entwickelt, die es uns ermöglichte alle Zellen aus dem Herzen schonend zu isolieren. Mit Hilfe dieses Verfahrens konnten wir zeigen, dass sogar das gesunde Herz von Mäusen schon Immunzellen enthält. Hierbei ist die CD39 auf fast allen Zellen vorhanden, während die CD73 hauptsächlich auf Gefäßzellen vorkommt und nur im geringen Maße auf Immunzellen. Die Verteilung der CD73 ändert sich jedoch dramatisch drei Tage nach Infarkt. Entzündungszellen wandern nämlich in das Myokardgewebe ein und das Enzym CD73 wird auf Granulozyten und T-Zellen im Herzen hochreguliert. Insgesamt machen nun die Immunzellen 2/3 der gesamten CD73-Menge im Herzen aus.
Diese Ergebnisse zeigen, dass die Hochregulation der CD73 nach Infarkt ein wichtiger Mechanismus sein könnte um entzündungshemmendes Adenosin vermehrt in der geschädigten Herzregion zu bilden und so die Entzündung einzudämmen. Derzeit laufende Versuche deuten darauf hin, dass insbesondere die CD73 auf T-Zellen wichtig für den Heilungsprozess nach Infarkt ist. Mäuse, denen das Enzym auf T-Zellen fehlt, wiesen nach Infarkt eine deutlich verschlechterte Pumpleistung des Herzens auf. Die erzielten Ergebnisse bilden eine wichtige Grundlage um die Immunantwort und die Heilungsprozesse nach Myokardinfarkt besser zu verstehen und bieten neue Ansatzpunkte zur Entwicklung von entzündungshemmenden Therapien zur Behandlung eines Herzinfarktes.
(Text. M.Sc. Chem. Biol. Nadine Borg, April 2013)