• Illustration: Im Labor der Translationalen Forschung
  • Illustration: In der Core Facility Zelluläre Elektrophysiologie

Willkommen im Department Translationale Forschung

Das Department Translationale Forschung untersucht die Krankheitsmechanismen bei Herzinsuffizienz und mögliche therapeutische Strategien, die den Verlauf der Erkrankung abmildern könnten.

Bei Patienten mit Herzinsuffizienz spielen Defekte der elektromechanischen Kopplung, also die Prozesse, die die Kontraktion und Relaxation des Herzens während eines Aktionspotenzials steuern, sowie oxidativer Stress und energetisches Defizit wichtige Rollen als zugrundeliegende Mechanismen der Erkrankung. Da diese Prozesse eng miteinander verknüpft sind, wenden wir integrative Methoden an, um das Zusammenspiel von Calcium, Energieproduktion und oxidativem Stress im Herzen besser zu verstehen.

Mitochondrien: Die Kraftwerke der Zellen

Ein wichtiger Schwerpunkt liegt hierbei auf Mitochondrien, den Kraftwerken der Zellen, und dem Zusammenspiel zwischen Calcium Haushalt und Energieproduktion in Mitochondrien (siehe Abbildung weiter unten). Hierbei ist die Produktion und Entgiftung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) von besonderer Bedeutung, da ROS kontraktile Dysfunktion, Arrhythmien, Zelltod und krankhaften Umbauprozessen (sogenanntes Remodeling) bei verschiedenen Formen der Herzinsuffizienz verursachen können. Wir haben Mechanismen bei systolischer Herzinsuffizienz, der Hypertrophen Kardiomyopathie (HCM) und beim Barth Syndrom identifiziert, wie die Veränderungen der elektromechanischen Kopplung oxidativen Stress in Mitochondrien auslösen, die wiederum den Progress der Erkrankung verstärken (siehe Abbildung und Forschungsschwerpunkte). Darüber hinaus untersuchen wir neuartige therapeutische Konzepte, die entweder Mitochondrien direkt oder die elektromechanische Kopplung beeinflussen und somit Mechanismen jenseits der etablierten Blockierung der neuroendokrinen Aktivierung bei Herzinsuffizienz (mit β-Blockern, ACE-Hemmern etc.) darstellen.

Experimentelle Ansätze

Um diese Themen zu untersuchen, wenden wir Methoden an, die physiologische und pathologische Prozesse auf subzellulärer Ebene, also Organellebene sowie zellulärer, organweiter und systemischer Ebene (in vivo) analysieren. Wir haben spezielle Kompetenzen in der Kombination von Fluoreszenz-Mikroskopie mit elektrischer Feldstimulation, der Patch-Clamp Technik und/oder Kraftmessungen an isolierten Herzmuskelzellen. Diese experimentellen Ansätze sind wichtig, da auf diese Weise Mitochondrien in ihren natürlichen Kontext der Zelle eingebettet bleiben, was für die Regulation ihrer Funktion von besonderer Bedeutung ist. Wir isolieren auch Mitochondrien aus den Zellen heraus und bestimmen in diesen die Atmungskapazität, ROS-Produktion und Calcium-Haushalt. Durch die Kombination aller Techniken zusammen mit transgener Maustechnologie gelingt eine umfassende und integrative Analyse der physiologischen und krankmachenden Prozesse - der Pathophysiologie - in normalen Herzen und bei Herzinsuffizienz.

Core Facilities

Unsere experimentelle Plattform ist organisiert in Core Facilities für Zelluläre Elektrophysiologie (Leiter: Dr. rer. nat. Michael Kohlhaas) und Mitochondriale Energetik (Leiter: Dr. rer. nat. Alexander G. Nickel). Die DZHI Juniorgruppe (Leiter: Dr. rer. nat. Jan A. Dudek) ist spezialisiert auf mitochondriale Protein Biochemie und mitochondriale Kardiomyopathien und rundet somit auch das inhaltliche und methodische Portfolio des Departments für Translationale Forschung ab.  

Ansprechpartner

Prof. Dr. med.
Christoph Maack

Sprecher des DZHI

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Deutsches Zentrum für Herzinsuffizienz Würzburg | Universitätsklinikum Würzburg |
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