Dies trägt dazu bei, das Schlagvolumen trotz schwerer Kreislaufbelastungen aufrechtzuerhalten. Das Verständnis dieses Mechanismus liefert neue Informationen darüber, wie Noradrenalin das Herz bei kritischen Erkrankungen unterstützt, und könnte zu einem gezielteren kardiovaskulären Management bei Sepsis führen.

Vasco Sequeira, Christoph Maack, Gert-Hinrich Reil, Jan-Christian Reil. The Anrep effect in septic shock: a mechanism of cardiac adaptation. British Journal of Anaesthesia. Volume 134, Issue 4, 2025. Pages 1204-1207, ISSN 0007-0912, https://doi.org/10.1016/j.bja.2025.01.023.

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ACM wird in der Regel durch Mutationen verursacht, die Zell-Zell-Verbindungen betreffen, insbesondere kardiale Desmosomen, darunter das Junctional Plakoglobin (Jup). Bis heute gibt es keine adäquate Therapie für ACM und die klinische Diagnose ist oft herausfordernd. Um Entzündungsmuster und kardiale Umbauprozesse bei Risikopatienten besser zu diagnostizieren, werden Methoden mit höherer Spezifität und Sensitivität benötigt. Die Kardiovaskuläre Genetik am Deutschen Zentrum für Herzinsuffizienz (DZHI) hat in ihrer Studie, die im Journal of the American Heart Association veröffentlicht wurde, die Muster der [¹⁸F]-Fluordesoxyglukose ([18F]-FDG)-Aufnahme in einem Modellsystem der Jup-assoziierten ACM untersucht, um deren diagnostisches Potenzial im Kontext der ACM besser zu verstehen.

Das Team um Prof. Dr. Brenda Gerull ist es gelungen, den humanen kardialen Phänotyp der ACM im Jup-Mausmodell abzubilden. Jup-defiziente Mäuse (Jup KO) wiesen histomorphologisch Zeichen einer Herzmuskelentzündung und echokardiographisch eine beginnende Herzschwäche auf. Positronen-Emissions-Tomographie (PET)-Untersuchungen zeigten, dass ¹⁸F-FDG im Herzen von Jup KO-Tieren aufgenommen wurde, während gesunde Tiere kein entsprechendes Signal zeigten (siehe Abbildung). Weitere Korrelationsstudien ex vivo zeigten, dass die vermehrte ¹⁸F-FDG-Aufnahme vor allem in den hypermetabolischen Bereichen des Herzens auftrat, in denen die Herzmuskelzellen von Fettsäure- auf Glukosestoffwechsel umstellten. Entzündungsbereiche korrelierten dagegen weniger stark mit dem ¹⁸F-FDG-Signal, so dass insgesamt das positive¹⁸F-FDG-Signal eher durch metabolische Veränderungen erklärt werden kann. Weitere longitudinale Studien auch zu früheren Krankheitsstadien mit stärkeren Entzündungskomponenten sind geplant. 

Information zur ([¹⁸F]-FDG)-PET

Die [¹⁸F]-Fluordesoxyglukose ([¹⁸F]-FDG)-Aufnahme ist ein diagnostisches Verfahren, das vor allem in der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) verwendet wird, um den Zuckerstoffwechsel im Körper sichtbar zu machen. Dazu erhält der Patient ein radioaktives Glukose-Analogon: [¹⁸F]-FDG. Glukose ist mit dem radioaktiven Isotop Fluor-18 markiert. Anders als echte Glukose kann [¹⁸F]-FDG nicht vollständig abgebaut werden. Das radioaktive Fluor-18 zerfällt und sendet Positronen aus, die von der PET-Kamera detektiert werden. So entsteht ein Bild, das zeigt, wo besonders viel Zucker umgesetzt wird.

Tatjana Williams, Regina Groß, Anahi-Paula Arias-Loza, Peter Nordbeck, Mike Noerpel, Alexandra Cirnu, Laura Kimmel, DiyaaEldin Ashour, Gustavo Ramos, Jens Waschke, Takahiro Higuchi, Brenda Gerull. Illuminating Cardiac Remodeling: Insights From [¹⁸F]-Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography Imaging in Plakoglobin-Associated Arrhythmogenic Cardiomyopathy. J Am Heart Assoc. 2025 Mar 4;14(5):e038331. doi: 10.1161/JAHA.124.038331. Epub 2025 Mar 3. PMID: 40028850.

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Cannabis aktiviert verschiedene G-Protein-gekoppelte Rezeptoren und kann bei fortwährendem Konsum Bradykardie (verlangsamter Herzschlag) und Hypotonie (niedriger Blutdruck) verursachen. Zudem legen in vitro Studien nahe, dass Stimulation von Cannabinoid-Rezeptoren die Kontraktionskraft und Hypertrophie von Kardiomyozyten, also die stress-bedingte Zunahme der Zellgröße, beeinflussen könnten.

Forschende aus München, Würzburg und Aachen um Sarah-Lena Puhl vom Institute for Cardiovascular Prevention (IPEK) an der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) und dem DZHI am UKW haben nun die Rolle des Cannabinoid-sensitiven Rezeptors GPR55 in der Regulation der Herzfunktion, des Kardiomyozyten-Stoffwechsels und der Hypertrophie an Mäusen untersucht. Dabei zeigte sich, dass dieser Rezeptor besonders bei weiblichen Mäusen eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Funktion von Herzmuskelzellen und deren Reaktion auf Belastungen wie Bluthochdruck hat.

Weibliche Mäuse ohne GPR55 zeigten in Abwesenheit kardialer Belastung bereits eine veränderte Herzfunktion und Struktur: ein größeres Füllungsvolumen, verlangsamten Herzschlag und schnellere Kontraktionen der kontraktilen Einheiten der Herzmuskelzellen, der Sarkomere. Diese Veränderungen waren verbunden mit einer Hochregulation von Faktoren, die den Glukose- und Fettsäuretransport fördern, sowie einer beschleunigten mitochondrialen Atmung. Bei experimentell erzeugter hypertensiver Herzerkrankung (durch das Hormon Angiotensin II) schützte die GPR55-Defizienz die weiblichen Herzen vor schädlichen Veränderungen, wie gestörtem Stoffwechsel und Verlust der Fähigkeit, die Pumpleistung des Herzens zu erhöhen, um unter Stressbedingungen den erhöhten Blutversorgungsbedarf des Körpers zu decken (kontraktile Reserve).

Das heißt: Insbesondere in weiblichen Mäusen modifiziert ein Fehlen der GPR55 Aktivität Herzfunktion und -stoffwechsel erheblich und mildert die maladaptiven Umbauprozesse des Herzens als Antwort auf Belastungen, wie Bluthochdruck, ab. GPR55 könnte also ein vielversprechendes Ziel für neue Behandlungen sein, um hypertensive Herzkrankheiten – insbesondere bei Frauen – zu behandeln. Der Rezeptor bietet demnach potentielle, neue Ansätze, um schädliche Anpassungen des Herzens bei druck-induzierten Herzerkrankungen entgegen zu wirken.

Brigitte Schopohl, Michael Kohlhaas, Alexander G. Nickel, Anna-Florentine Schiuma, Sanne L. Maas, Emiel P. C. van der Vorst, Yi Xuan Shia, Christoph Maack, Sabine Steffens, Sarah-Lena Puhl. Gpr55 deficiency crucially alters cardiomyocyte homeostasis and counteracts angiotensin II induced maladaption in female mice. Br J Pharmacol. 2025 Feb;182(3):670-691. doi: 10.1111/bph.17350. Epub 2024 Oct 20. PMID: 39428581.

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Bei stark übergewichtigen Ratten, die durch eine fettreiche Ernährung Herzprobleme entwickelt hatten, zeigte sich, dass die Funktion der Herzmuskelzellen (Kardiomyozyten) gestört war: verstärkte L-Typ-Kalziumströme und eine erhöhte Kalziumspeicherung im Sarkoplasmatischen Retikulum (SR). Das heißt: Der Kalziumhaushalt in diesen Zellen war überaktiv, was zu übermäßigen Kontraktionen führte.

Semaglutid konnte diese Überaktivität normalisieren. Es reduzierte die überschüssige Kalziumspeicherung in den Zellen und brachte die Funktion der Herzmuskelzellen auf ein gesünderes Niveau zurück. Diese Ergebnisse sind besonders wichtig für die Behandlung von Patientinnen und Patienten mit Herzinsuffizienz und erhaltener Pumpleistung (HFpEF), einer Form der Herzschwäche, die bei übergewichtigen Menschen häufig auftritt.

Neben der bekannten Wirkung auf das Gewichtsmanagement könnte Semaglutid also auch direkt das Herz schützen und die Lebensqualität von Betroffenen verbessern. Die Studie liefert mechanistische Beweise dafür, warum der Wirkstoff in klinischen Studien bereits positive Effekte bei herzkranken, übergewichtigen Patientinnen und Patienten gezeigt hat.

Die Ergebnisse eröffnen neue Möglichkeiten, Semaglutid und ähnliche Medikamente gezielt zur Behandlung von Herzproblemen einzusetzen, bei denen der gestörte Kalziumhaushalt eine Rolle spielt. Weitere Studien könnten dazu beitragen, die Rolle dieser Medikamente bei der Therapie metabolisch bedingter Herzkrankheiten besser zu verstehen.

Vasco Sequeira, Julia Theisen, Katharina J. Ermer, Marie Oertel, Anton Xu, David Weissman, Katharina Ecker, Jan Dudek, Martin Fassnacht, Alexander Nickel, Michael Kohlhaas, Christoph Maack, Ulrich Dischinger. Semaglutide normalizes increased cardiomyocyte calcium transients in a rat model of high fat diet-induced obesity. ESC Heart Fail. 2024 Oct 31. doi: 10.1002/ehf2.15152. Epub ahead of print. PMID: 39482267.

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Dabei funktioniert die linke Herzkammer vorübergehend nicht richtig, sie erweitert sich und es entstehen Wassereinlagerungen (Ödeme), wobei sich die Herzkranzgefäße interessanterweise nicht verengen. Die Mechanismen sind bisher nur unzureichend verstanden.

In einer in (Nature) Communications Medicine publizierten Studie haben Vasco Sequeira und Christoph Maack vom Deutschen Zentrums für Herzinsuffizienz (DZHI) mit Partnern aus Bad Oeynhausen, Oldenburg, Lübeck und Leiden die Herzmechanik bei Patientinnen und Patienten mit TTS im Vergleich zu gesunden Personen (CON) mithilfe einer fortschrittlichen Leitkatheter-Technologie analysiert. Die Technik ermöglicht sowohl Druck- als auch Volumenmessungen und erfasst spezifische Segmente in der linken Herzkammer, wodurch ein detailliertes Bild der Funktionsweise einzelner Herzabschnitte erstellt werden konnte. Die Ergebnisse zeigten, dass Menschen mit TTS eine ausgeprägte mechanische Dyssynchronie, also unregelmäßige Herzkontraktionen aufweisen, insbesondere in der Mitte und an der Spitze der linken Herzkammer, obwohl die elektrischen Signale normal waren, was auf eine mechanische und nicht auf eine elektrische Ursache für die eingeschränkte Herzfunktion hinweist. Ihr Herz pumpt weniger effizient Blut.

Das Verständnis dieser mechanischen Grundlage des TTS liefert neue Einblicke in die Herzfunktionsstörungen und unterstützt die Entwicklung verbesserter Diagnosemethoden und zukünftiger Therapien. Die Studie erweitert das Verständnis stressbedingter Herzerkrankungen und unterstreicht den Wert einer segmentalen Analyse, um wichtige Details der Herzmechanik aufzudecken. Mit weiterer Forschung könnten Behandlungsoptionen verfeinert werden, um die Herzgesundheit von Menschen mit Takotsubo-Syndrom und ähnlichen Erkrankungen besser zu unterstützen.

Jan-Christian Reil*, Vasco Sequeira*, Gert-Hinrich Reil, Paul Steendijk, Christoph Maack, Thomas Fink, Elias Rawish, Ingo Eitel*, Thomas Stiermaier*. Regional mechanical dyssynchrony and shortened systole are present in people with Takotsubo syndrome. Commun Med (Lond). 2024 Nov 1;4(1):223. doi: 10.1038/s43856-024-00641-5. PMID: 39487225; PMCID: PMC11530451.
*contributed equally

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Es gibt eine erbliche Form (hATTR) und die häufigere Wildtyp-Form (wtATTR), die meist ältere Männer betrifft. Für die kardiale ATTR-Amyloidose gibt es bisher nur die zugelassene Therapie mit dem Tetramer-Stabilisator Tafamidis, während für die neurologische Indikation ATTR-Polyneuropathie schon länger RNA-Therapeutika (RNA-Silencer- und RNA-Interferenz-Medikamente) zugelassen sind. Mit dem RNA-Interferenz-Medikament Vutrisiran gibt es nun eine neue Behandlungsoption für Patientinnen und Patienten mit kardialer ATTR-Amyloidose.

Vutrisiran zeigte in der 655 Patienten umfassenden Phase-3-Studie HELIOS-B bei Patientinnen und Patienten mit ATTR-Kardiomyopathie eine signifikante Risikoreduktion des primären Endpunkts, bestehend aus Gesamtmortalität und wiederholten kardiovaskulären Ereignissen, im Vergleich zu Placebo. Parallel stabilisierte sich die Lebensqualität unter Vutrisiran, während sie sich unter Placebo progredient verschlechterte.

Das DZHI war an der internationalen multizentrischen, doppel-blinden, randomisierten Placebo-kontrollierten Phase-3-Studie Helios B beteiligt, Dr. Caroline Morbach wurde eingeladen als Co-Autorin an dem im New England Journal veröffentlichtem Paper mitzuwirken. 

Fontana M, Berk JL, Gillmore JD, Witteles RM, Grogan M, Drachman B, Damy T, Garcia-Pavia P, Taubel J, Solomon SD, Sheikh FH, Tahara N, González-Costello J, Tsujita K, Morbach C, Pozsonyi Z, Petrie MC, Delgado D, Van der Meer P, Jabbour A, Bondue A, Kim D, Azevedo O, Hvitfeldt Poulsen S, Yilmaz A, Jankowska EA, Algalarrondo V, Slugg A, Garg PP, Boyle KL, Yureneva E, Silliman N, Yang L, Chen J, Eraly SA, Vest J, Maurer MS; HELIOS-B Trial Investigators. Vutrisiran in Patients with Transthyretin Amyloidosis with Cardiomyopathy. N Engl J Med. Aug 30 (2024). doi:10.1056/NEJMoa2409134. Epub ahead of print. PMID: 39213194.

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Die UHF-MRT ermöglicht hochauflösende, detaillierte Bilder des Herzens und liefert damit genauere und verlässlichere diagnostische Informationen zur Herzfunktion. Diese Präzision ist entscheidend, da bereits geringfügige Funktionseinschränkungen nachgewiesen und die Narbengröße sehr genau vermessen werden kann, was sich direkt auf Diagnose und Behandlung auswirkt.

Präzisionsbildgebung erlaubt es, in klinischen Studien genauere Aussagen zu erhalten, und/oder durch kleinere Fallzahlen klinische Studien mit geringerem Aufwand durchzuführen, was die Forschung effizienter und kostengünstiger macht.

Die aktuellen Ergebnisse wurden am Großtiermodell erhalten, das Herz und auch die Krankheitsprozesse entsprechen hier weitestgehend denen des Menschen. Die Messtechniken sind direkt übertragbar auf die Messung am Menschen, so dass zu erwarten ist, daß das UHF-MRT auch am Menschen einen klareren Blick auf Herzgewebe, -strukturen und -funktionen liefern wird, insbesondere bei komplexen Krankheitsprozessen, sowohl in der Diagnostik als auch in der Grundlagenforschung zum besseren Verständnis von Krankheitsprozessen. Eine Nachfolgestudie am Menschen ist in Arbeit.

David Lohr, Alena Kollmann, Maya Bille, Maxim Terekhov, Ibrahim Elabyad, Michael Hock, Steffen Baltes, Theresa Reiter, Florian Schnitter, Wolfgang Rudolf Bauer, Ulrich Hofmann & Laura Schreiber. Precision imaging of cardiac function and scar size in acute and chronic porcine myocardial infarction using ultrahigh-field MRI. Commun Med 4, 146 (2024). doi:10.1038/s43856-024-00559-y.

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