Das Forschungsteam rund um Prof. Dr. Niels Voigt (UMG) und Prof. Dr. Christoph Maack (DZHI) zeigt, dass eine gestörte Kommunikation zwischen zentralen Zellstrukturen des Herzmuskels eine Schlüsselrolle spielt. Konkret ist der Austausch von Kalzium zwischen dem sarkoplasmatischen Retikulum (ein feines Röhrchensystem innerhalb der Herzmuskelzelle, das Kalzium speichert und bei jedem Herzschlag freisetzt) und den Mitochondrien beeinträchtigt – mit weitreichenden Folgen für die Energieversorgung und elektrische Stabilität der Herzmuskelzellen.

Bei Patientinnen und Patienten mit Vorhofflimmern nehmen die Mitochondrien weniger Kalzium auf, wodurch wichtige Energieträger schlechter regeneriert werden. Hochauflösende Bildgebung belegt zudem, dass die räumliche Nähe zwischen den „Kraftwerken der Zelle“ und dem Kalziumspeicher verloren geht. Das Herz gerät dadurch energetisch und elektrisch aus dem Gleichgewicht.

Ein überraschender Befund der Studie: Ein bereits zugelassenes cholesterinsenkendes Medikament konnte die Kalziumaufnahme der Mitochondrien teilweise wieder verbessern. Daten aus Patientengruppen deuten zudem darauf hin, dass Menschen unter dieser Therapie seltener an Vorhofflimmern erkranken. Die Ergebnisse, veröffentlicht in Circulation Research, eröffnen neue Perspektiven für gezielte Behandlungsansätze, die auf die Stabilisierung der zellulären Energie- und Kalziumhaushalte abzielen.

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Publikation
Julius Ryan D. Pronto, Fleur E. Mason, Eva A. Rog-Zielinska, Funsho E. Fakuade, Donata Bülow, Marcell Tóth, Khaled Machwart, Paulina Brandes, Felix Wiedmann, Michael Kohlhaas, Alexander Nickel, Matthias Wolf, Julian Mustroph, Kim-Chi Vu, Sören Brandenburg, Tri Q. Do, Peter Joshua Siedler, Katharina Ritzenhoff, Zongqian Xue, Xiaobo Zhou, Stefanie Kestel, Olga Dschun, Oksana Kyshynska, George Kensah, Robyn T. Rebbeck, Aschraf El-Essawi, Ahmad Fawad Jebran, Bernhard C. Danner, Hassina Baraki, Johann Schredelseker, Ivan Bogeski, Bianca J.J.M. Brundel, Stephan E. Lehnart, Constanze Bening, Ingo Kutschka, Felix Bremmer, Stefan M. Kallenberger, Silvio O. Rizzoli, Björn C. Knollmann, Stefan Neef, Katrin Streckfuss-Bömeke, Constanze Schmidt, Christoph Maack, and Niels Voigt. Impaired Atrial Mitochondrial Calcium Handling in Patients With Atrial Fibrillation. Circulation Research (2025). DOI: https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.124.325658

Die Forschenden rund um Anton Xu, Erstautor der Studie, und Vasco Sequeira, Letztautor, zeigen, dass die krankhaft erhöhte Kontraktionskraft des Herzmuskels zu oxidativem Stress in den Mitochondrien führt. Dabei wird das Enzym Kreatinkinase – zentral für den schnellen Energietransport im Herzen – an entscheidenden Stellen ausgeschaltet. Die Folge: Das energetische Gleichgewicht des Herzens gerät aus dem Takt, was das Risiko für gefährliche Herzrhythmusstörungen erhöht.

Besonders vielversprechend ist ein therapeutischer Ansatz mit sogenannten Myosinhemmern. Diese Medikamente reduzieren die übermäßige Muskelkontraktion, senken den oxidativen Stress, schützen die Kreatinkinase-Funktion und konnten in Modellen sowie in Patientenproben Herzrhythmusstörungen verringern. Künftige Arbeiten konzentrieren sich auf die hypertrophe obstruktive Kardiomyopathie (HOCM) und darauf, messbare Marker zu entwickeln, mit denen sich Patientinnen und Patienten identifizieren lassen, die besonders von dieser entlastenden Therapie profitieren könnten.

Details liefert die ausführliche Pressemeldung zur Publikation.

Publikation
Anton Xu, David Weissman, Katharina J. Ermer, Edoardo Bertero, Jan M. Federspiel, Felix Stadler, Elisa Grünler, Melina Tangos, Sevasti Zervou, Mark T. Waddingham, James T. Pearson, Jan-Christian Reil, Smita Scholtz, Jan Dudek, Michael Kohlhaas, Alexander G. Nickel, Lucie Carrier, Thomas Eschenhagen, Michelle Michels, Cris Dos Remedios, Sean Lal, Leticia Prates Roma, Nazha Hamdani, Diederik Kuster, Inês Falcão-Pires, Christopher N. Johnson, Craig A. Lygate, Jolanda van der Velden, Christoph Maack, Vasco Sequeira. Hypercontractility and Oxidative Stress Drive Creatine Kinase Dysfunction in Hypertrophic Cardiomyopathy, Circulation (American Heart Associationi), October 2025, https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.125.074120

Um sowohl die normale Herzfunktion als auch krankhafte Veränderungen besser zu verstehen, ist es wichtig, die dynamischen Abläufe direkt im lebenden Herzen zu untersuchen.

In dieser Arbeit hat die Translationale Forschung des DZHI gemeinsam mit Kooperationspartnern aus Japan erstmals die zeitliche Regulation der Myosinköpfe - die „Greifarme“ des Myosins, die ATP in mechanische Arbeit umwandeln und so den Herzschlag antreiben - im schlagenden Herzen in vivo analysiert – und mit etablierten Modellen aus In-vitro- und Ex-vivo-Studien verglichen. Die Ergebnisse zeigen deutliche Unterschiede, insbesondere bei diastolischer Dysfunktion, also wenn sich die Herzkammer in der Diastole nicht ausreichend entspannen und füllen kann, obwohl die Pumpkraft oft noch normal ist.

In der ersten Studie wurde die Aktivierung und Deaktivierung von Myosin in einem Mausmodell der ernährungsinduzierten Adipositas (fettreiche, zuckerreiche Diät) mit moderater Beeinträchtigung von Kontraktion und Relaxation untersucht. In einer zweiten Studie wurde die Myosinregulation in einem neuartigen Mausmodell der hypertrophen Kardiomyopathie untersucht, das auf einer Trunkationsmutation im sarkomerischen Gen beruht, welches für das kardiale Myosin-bindende Protein C (Mybpc3; Deletion von Exon 33) kodiert. 

Mithilfe von in vivo Small-Angle X-ray Scattering (SAXS) in Kombination mit Druck-Volumen-Analysen konnte gezeigt werden, dass die Myosinregulation innerhalb der linken Herzkammer räumlich stark variiert – über alle Schichten der Herzwand hinweg, vom Epikard bis zum Subendokard. Dabei unterschieden sich das Verhalten der Myosinköpfe sowohl in der Systole als auch in der Diastole deutlich zwischen den einzelnen Herzschichten.

Die Ergebnisse verdeutlichen, dass die Aktivierung und Deaktivierung von Myosin fein auf die mechanischen Anforderungen und die Arbeit jeder Myokardschicht abgestimmt ist. Eine regionale Fehlregulation der Myosinfilamente trägt wesentlich zu gestörter Muskelrelaxation bei und eröffnet neue Perspektiven für gezielte therapeutische Ansätze bei Herzerkrankungen.

Publikation 
James T Pearson, Mark T Waddingham, Hirotsugu Tsuchimochi, Takashi Sonobe, Nozomi Tokuhara, Kentaro Hirose, MD Junayed Nayeem, Yoshitaka Fujihara, Kohki Aoyama, Christoph Maack, Vasco Sequeira. Myosin motor dynamics and cardiac function: Insights from in vivo small-angle X-ray scattering and pressure-volume analysis. J Physiol. First published: 10 November 2025 https://doi.org/10.1113/JP287759

Die Forschenden rund um Emma Dohmann und Güzin Surat bestimmten bei drei Patientengruppen mit unterschiedlich starker Nierenschwäche die Konzentration des Antibiotikums im Blut und verglichen diese Werte mit den sogenannten pharmakodynamischen Zielgrößen – also mit dem, was notwendig ist, damit das Medikament die Erreger zuverlässig hemmen kann.

Das Ergebnis: Für normale Infektionen war die Wahrscheinlichkeit, dass die empfohlene Standarddosierung ausreicht, sehr hoch – über 90 Prozent der Patientinnen und Patienten erreichten mit verabreichten Kurzinfusionen die erforderlichen Wirkstoffspiegel. Anders sah es jedoch bei schwierigen Infektionen aus, bei denen eine höhere oder dauerhaft wirksame Medikamentenkonzentration nötig ist. Hier lag die Wahrscheinlichkeit, das Ziel zu erreichen, unter 15 Prozent – ein Hinweis darauf, dass viele dieser Patienten möglicherweise unterdosiert sind.

Mittels Computersimulationen konnte demonstriert werden, dass eine kontinuierliche Infusion des Medikaments auch bei reduzierter Nierenleistung die anvisierten Zielwerte sicherstellen kann. Vor allem bei Patientinnen und Patienten mit einer mittleren Nierenschwäche (eGFR 30–40 ml/min) ließen sich damit deutlich bessere Werte erzielen.

„Unsere Ergebnisse sprechen dafür, dass man bei Patienten mit Nierenfunktionsstörungen nicht pauschal die Antibiotikadosis senken sollte“, erklärt Letztautorin Dr. Güzin Surat, Oberärztin in der Zentralen Einrichtung für Krankenhaushygiene und Antimicrobial Stewardship (AMS) und Gründerin der AMS des Netzwerks AMS-MAN. „Gerade bei schweren Infektionen kann das Risiko bestehen, dass die Konzentration des Medikaments zu niedrig ist und die Bakterien dadurch nicht vollständig abgetötet und damit unnötig Resistenzen geschürt werden.“

Publikation
Emma Dohmann, Stefan Hagel, Max Kurlbaum, Paul Schellong, Oliver Scherf-Clavel, Güzin Surat. Probability of pharmacokinetic/pharmacodynamic target attainment for different piperacillin/tazobactam dosing regimens in renally impaired patients in a non-intensive care unit setting. Br J Clin Pharmacol. 2025 Nov;91(11):3070-3081. https://doi.org/10.1002/bcp.70153

Forscherinnen und Forscher der Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie haben nun einen vielversprechenden Ansatz gefunden, um dieses widerstandsfähige Bakterium zu bekämpfen. 

Zwei ältere Patientinnen und Patienten mit lang bestehenden, infizierten Wunden wurden zusätzlich zur Standardbehandlung mit einem Lactobacillus-haltigen Pulver behandelt. Bereits nach wenigen Tagen verbesserten sich Geruch und Belag der Wunden deutlich, und nach ein bis zwei Wochen zeigte sich neues, gesundes Gewebe. In Kontrollabstrichen war Pseudomonas aeruginosa nicht mehr nachweisbar. Die Behandlung wurde gut vertragen, Nebenwirkungen traten nicht auf. Auch bei weiteren Patientinnen und Patienten konnten ähnliche Verbesserungen beobachtet werden.

„Milchsäurebakterien können schädliche Keime wie Pseudomonas aeruginosa schwächen, indem sie deren Biofilme stören, Entzündungen reduzieren und Zellen der Wundheilung aktivieren“, erklärt Dr. Tassilo Dege, Erstautor der im Journal of the American Academy of Dermatology veröffentlichten Fallbeobachtung. 

Labormodelle mit menschlicher Haut bestätigten diese Ergebnisse: Lactobazillen schwächen den Biofilm der Pseudomonas-Bakterien, stören deren Kommunikation und fördern gleichzeitig die Aktivität von Keratinozyten und Fibroblasten – zentrale Zellen der Wundheilung. Auch in Tierversuchen konnte gezeigt werden, dass Stoffwechselprodukte der Lactobazillen die Bakterienzahl und Entzündung in der Wunde reduzieren. 

Die Anwendung probiotischer Bakterien könnte sich also künftig als wirksame und sichere Ergänzung in der Behandlung chronischer Wunden etablieren – ein Schritt hin zu einer heilungsfördernden, resistenzfreien Therapie.

Weitere klinische Studien sollen nun klären, wie sich dieser innovative Ansatz in der Praxis bewährt.

Details zum Fallbeispiel liefert die Pressemeldung. 

Publikation: Tassilo Dege, Andreas Kerstan, Matthias Goebeler, Astrid Schmieder. Clinical pearl: Topical Lactobacillus application to disrupt Pseudomonas aeruginosa biofilms and promote healing in chronic wounds, Journal of the American Academy of Dermatology, 2025, ISSN 0190-9622, https://doi.org/10.1016/j.jaad.2025.12.071

Damit sich eine Nickelallergie entwickelt, müssen im Körper zwei Schritte ablaufen. Zunächst reagiert das angeborene Immunsystem innerhalb weniger Stunden nach dem ersten Hautkontakt mit Nickel. Das geschieht unbemerkt und ohne sichtbare Symptome. Nickelionen binden dabei an den Oberflächenrezeptor Toll-like-Rezeptor 4 (TLR4), ein bestimmter „Frühwarnsensor“ der Immunabwehr in der Haut. In einem zweiten Schritt bildet das Immunsystem unter Vermittlung antigenpräsentierender dendritischer Zellen (DC) sogenannte „T-Killer-Zellen“. Diese nickelspezifischen Abwehrzellen sorgen im Zusammenspiel mit anderen Immunzellen dafür, dass es zwei bis drei Tage nach dem Kontakt zu einer allergischen Reaktion kommt. Typische Symptome sind dann ein stark juckender Hautausschlag mit Rötungen, Schwellungen und kleinen Bläschen.

Bislang war unklar, welche residenten Zelltypen der Haut an der frühen Aktivierung des angeborenen Immunsystems beteiligt sind und ob eventuell in der Haut verbliebene nickel-spezifische T-Gedächtniszellen in nickel-sensibilisierten Patienten direkt zum Entzündungsgeschehen beitragen.

In einer aktuellen Studie hat ein Forschungsteam um Prof. Dr. Marc Schmidt Einzelzellisolate aus Hautbiopsien von nickel-sensibilisierten Patientinnen und Patienten untersucht. Die Hautproben wurden zu unterschiedlichen Zeitpunkten nach einem Nickelkontakt entnommen. Dabei zeigte sich, dass in der frühen Phase vor allem TLR4-positive Endothelzellen eine wichtige Rolle spielen. Diese Zellen setzen einen entzündungsfördernden Botenstoff (Interleukin-6) frei, der die Immunreaktion durch sekundäre Aktivierung suprabasaler Keratinozyten in der Epidermis weiter verstärkt. Gleichzeitig werden nach und nach weitere Haut- und Immunzellen aktiviert (zunächst nickel-spezifische DCN/CCL21-positive, dann TLR4/CD14/CD163-positive DC-Populationen). Im späteren Verlauf wandern spezielle Gedächtniszellen des Immunsystems (nickel-spezifische, zentrale KLF2/CCR7/SELL-positive T Gedächtniszellen) aus dem Blut in die Haut ein. Dort entwickeln sie sich zu aggressiven T-Killer-Zellen, die schließlich die typischen Beschwerden der Nickelallergie auslösen.

Die Ergebnisse der Studie helfen, das Zusammenspiel der beteiligten Zellen bei der Nickelallergie besser zu verstehen. Langfristig könnten sie dazu beitragen, neue Möglichkeiten zur Vorbeugung oder Behandlung von Nickelallergien und ähnlichen allergischen Hautreaktionen zu entwickeln.

* Die Verwendung von Nickel ist inzwischen stark reguliert, besonders bei Produkten, die direkten Hautkontakt haben wie Modeschmuck und Piercings. Seit Juli 2025 gelten auch neue EU-weite Höchstgehalte für Nickel in bestimmten Lebensmitteln wie Nüssen, Schokolade und Säuglingsnahrung. 

Publikation:
Marc Schmidt, Andrea Knorz, Katharina Meder, Simon Goller, Fabian Imdahl, Yamila Rocca, Matthias Goebeler, Pierre Khoueiry “ Single Cell Analysis Reveals Dynamic Changes of Distinct Cell Populations in Human Nickel Allergy,” Allergy (2025): 1–11, https://doi.org/10.1111/all.70108.

In einer in Cell Death & Disease veröffentlichten Studie untersuchten Forschende der Arbeitsgruppe um Professor Dr. Marc Schmidt an der Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie eine dieser „Hintertüren“, die durch den stressaktivierten MEK5/ERK5-Signalweg vermittelt wird. Dieser Signalweg steuert unter therapeutischer Anwendung zielgerichteter Therapien die Funktion zentraler Proteine, die am Überleben und der Teilung der Tumorzellen beteiligt sind. Durch die Blockierung dieses Signalwegs - in Kombination mit gängigen zielgerichteten Therapien– wird eine „Notbremse“ aktiviert. Dadurch werden die Krebszellen in einem Zustand gefangen, in dem sie sich nicht mehr teilen können. 

Diese Erkenntnisse könnten für zukünftige Melanomtherapien von großer Bedeutung sein. Durch die Kombination bestehender Medikamente mit neuen Inhibitoren des MEK5/ERK5 Signalwegs könnten Therapieresistenzen effektiv vermieden und zielgerichtete Therapien neuen Patientengruppen zugänglich gemacht werden. Darüber hinaus könnte der Ansatz auch Patienten mit bestehender Behandlungsresistenz bessere Überlebenschancen bieten.

Publikation:
Rupesh Paudel, Simon Goller, Felix Deutzmann, Alina Gillitzer, Katharina Meder, Andrea Knorz, David Schrama, Matthias Goebeler & Marc Schmidt. MEK5/ERK5 inhibition sensitizes NRAS-mutant melanoma to MAPK-targeted therapy by preventing Cyclin D/CDK4-mediated G1/S progression. Cell Death Dis 16, 689 (2025). https://doi.org/10.1038/s41419-025-08036-7