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Dem Herzen neue Kraft geben

Pressemitteilung: BERLIN-CHEMIE AG

Menarini-Preis 2020 der BERLIN-CHEMIE AG

Ein Typ-2-Diabetes stellt einen der wesentlichsten Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und so auch für manifeste Herzinfarkte dar. Mit den verbesserten Therapien überleben heute immer mehr Infarktpatienten, entwickeln in der Folge aber nicht selten eine Herzschwäche. An einer möglichen Behandlung dieser Komplikation forscht Elric Zweck, Doktorand und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Deutschen Diabetes-Zentrum und an der Klinik für Endokrinologie und Diabetologie des Universitätsklinikums Düsseldorf. Dafür wurde er nun mit dem Menarini-Preis 2020 der BERLIN-CHEMIE AG ausgezeichnet. Die BERLIN-CHEMIE AG stiftet den mit 15.000 Euro dotierten Preis jährlich zur Förderung herausragender wissenschaftlicher Projekte mit dem Forschungsschwerpunkt Diabetes mellitus. Die Preisverleihung findet voraussichtlich im Rahmen der Diabetes Herbsttagung vom 06. - 07. November in Hannover statt.

Die Arbeitsgruppe um Zweck untersucht schon seit längerem den veränderten Stoffwechsel des Herzmuskels im Rahmen einer Post-Infarkt-Herzinsuffizienz. Beim Typ-2-Diabetes kommt das Problem dazu, dass durch die Insulinresistenz Glucose nicht mehr ausreichend aus dem Blut aufgenommen und zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Zusätzlich treten im Verlauf zusätzlich intrazelluläre Schäden an den Mitochondrien auf, woraus eine gestörte Zellatmung mit Beeinträchtigung der ATP-Synthese resultiert. Im Endstadium der kardialen Insuffizienz ist eine ausreichende Energiegewinnung aus den verfügbaren Substanzen nicht mehr möglich: Die Zellen sterben ab, und mit ihnen geht ihre Funktion - und mit der Zeit die des gesamten Herzens - verloren.

Verbesserung der Herzinsuffizienz

Es war eine eher zufällige Entdeckung, dass sich die Funktion des leistungsschwachen Herzmuskels deutlich besserte, wenn Patienten zur Behandlung ihrer Diabeteserkrankung bestimmte orale Antidiabetika erhielten. Neben der vermehrten Ausscheidung von Glucose über den Urin, erhöhen sie auch die Konzentration der Ketonkörper im Blut[1], die nun wiederum das Herz, so eine der vorgeschlagenen Hypothesen, als Energiequelle nutzt. So konnte eine Studie aus dem Jahr 2019 zeigen, dass die Infusion des Ketonkörpers 3-Hydroxybutyrat bei Patienten mit fortgeschrittener Herzinsuffizienz die kardiale Leistung erheblich besserte.[2]

Ist Intervallfasten die Lösung?

Auch Hungern steigert physiologisch die Ketonkörperkonzentration im Organismus. Kann also ein vorübergehendes, wiederholtes Fasten das geschwächte Herz nach Myokardinfarkt (teilweise) kurieren? Dazu möchten die Wissenschaftler die Funktion der Mitochondrien der Herzmuskelzellen mithilfe einer hochauflösenden Respirometrie messen. Von der Arbeitsgruppe neu entwickelte Protokolle erlauben erstmals die Bestimmung der Mitochondrienfunktion speziell im Hinblick auf die Ketonkörpernutzung.[3] Dabei soll zwischen Gruppen mit und ohne Insulinresistenz, jeweils mit und ohne tägliches 16-stündiges Fasten an 14 Tagen, unterschieden werden. Für die Messung möchten die Forscher sogenanntes permeabilisiertes Myokard heranziehen, das im Wesentlichen aus dem kontraktilen Apparat der Herzmuskelfasern und den daran gebundenen Enzymen besteht. Des Weiteren soll die Kontraktionsfähigkeit des Herzens mittels Magnetresonanztomographie gemessen werden, um diese anschließend mit der Ketonkörpernutzung zu korrelieren.

Laufende Studie untersucht Herzfunktion

Außerdem plant das Team um Zweck die Untersuchung von Patienten mit fortgeschrittener Herzinsuffizienz, die an einer derzeit laufenden Fall-Kontroll-Studie teilnehmen.[4] Bei ihnen wollen die Wissenschaftler, ebenfalls mithilfe der hochauflösenden Respirometrie, den Abbau von Ketonkörpern in Zellen der linken Herzkammer bestimmen. Darüber hinaus wird bei den Studienteilnehmern die Herzfunktion mittels Echokardiographie analysiert. Anschließend lassen sich dann die auf zellulärer Ebene bestimmten Stoffwechselparameter mit der tatsächlich vorhandenen Herzfunktion der Kranken in Beziehung setzen. Die notwendigen Gewebeproben werden im Rahmen einer diagnostischen Myokardbiopsie, einer Implantation eines Linksherz-Unterstützungssystems oder einer Herztransplantation entnommen.

Neue therapeutische Optionen am Horizont?

Diese Untersuchungen sind nicht nur im Labor relevant, sondern könnten auch Patienten im "Real Life" zugutekommen. Denn falls tatsächlich

ließe sich damit vielleicht das Spektrum therapeutischer Optionen bei dieser derzeit oftmals kaum behandelbaren Erkrankung erweitern. Bislang ist das aber noch Zukunftsmusik.

Vita des Preisträgers

Elric Zweck ist Doktorand und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Heinrich-Heine-Universität (HHU) Düsseldorf. Er erhielt zwei Jahre das "Deutschland-Stipendium". Seine Dissertation trägt den Titel: "Metabolic Characteristics of Human Myocardium in Case of Heart Failure and Diabetes Mellitus Type 2". Die Forschungsarbeit wird an der Klinik für Endokrinologie und Diabetologie und Klink für Kardiologie, Pulmonologie und Angiologie des Universitätsklinikums Düsseldorf in Kooperation mit dem Deutschen Diabetes Zentrum in Düsseldorf durchgeführt. Er präsentierte Poster auf internationalen Kongressen und erhielt 2019 den Posterpreis der DDG. Der in Ratingen geborene 25-jährige Zweck publizierte schon zahlreiche wissenschaftliche Arbeiten als Erst- oder Mitautor.

Literatur

  1. Santos-Gallego CG et al. J Am Coll Cardiol 2019; 73: 1931–1944

  2. Nielsen R et al. Circulation 2019; 139: 2129–2141

  3. Zweck E et al. Eur Heart J 2019; 40 (Suppl. 1): https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehz745.0347

  4. www.ClinicalTrial.gov; Register-Nr. NCT03386864 (Metabolic Determinants of Cardiac Function)

zuletzt bearbeitet: 07.06.2020 nach oben

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