Spezifische Diagnose und Therapie für Kinder mit Herzschwäche

Die krankhafte Erweiterung des Herzmuskels könnte bei jungen Patientinnen und Patienten offensichtlich unterschiedliche Ausprägungen haben und sollte daher individuell behandelt werden. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie unter Leitung des Cardio-Pulmonary Institute der Universitäten Frankfurt und Gießen. Die Erkenntnisse könnten bei der Diagnostik berücksichtigt werden, um effizientere und personalisierte Therapiemöglichkeiten zu eröffnen.

Die krankhafte Erweiterung des Herzmuskels, auch dilatative Kardiomyopathie (DCM) genannt, führt zum fortschreitenden Verlust der Herzfunktion, Pump- und Auswurfleistung. DCM ist die häufigste Todesursache für Kinder mit Erkrankungen des Herzmuskels. Ausgelöst wird DCM meist durch Entzündungen des Herzmuskels oder genetische Mutationen, vielfach ist die Ursache jedoch nicht bekannt. Die Therapie der jungen Patienten erweist sich dabei als Herausforderung mit bisher wenigen Behandlungsmöglichkeiten.

Individuelle Analyse einzelner Herzzellen
Die vorliegende Studie von Wissenschaftlern und Ärzten aus Frankfurt, Gießen und Tübingen wurde mittels Einzelzellsequenzierung durchgeführt. Dies ist ein neues Verfahren zur Untersuchung der einzelnen Zellen des Herzens. Hierbei kann die RNA jedes Zelltyps in Gewebeproben von Patienten einzeln untersucht und deren Genexpressionsmuster verglichen werden. Die Forscher untersuchten Gewebeproben von Kindern im Alter von 6 Monaten bis 13 Jahren mit DCM und daraus resultierendem Herzversagen. In den Gewebeproben fanden die Forscher neue Erkenntnisse zu alters- und krankheitsabhängigen Prozessen in den verschiedenen Zellen der Herzen. In den für die Pumpfunktion verantwortlichen Herzmuskelzellen der unter einjährigen Patienten waren regenerative Gene aktiv, welche zur eigenständigen Erneuerung des beschädigten Herzmuskels beitragen können. Bei jugendlichen Patienten nahm dieses Potential mit steigendem Alter ab. Zusätzlich wiesen Fibroblasten, die Zellen des Bindegewebes, in Herzen der jugendlichen Patienten ein aktiviertes und versteifendes Muster auf, welches abhängig vom Alter der Kinder zunimmt. Zudem zeigte sich eine altersabhängige Veränderung von Genen, die eine besondere Rolle für die Wirkung von Medikamenten (ß-Blockern) spielen.

Präzise Diagnose und personalisierte Therapie
Die Untersuchungen auf Einzelzellebene ermöglichen die Erstellung eines Fingerabdrucks, der abhängig vom Alter der Patienten spezifische Formen annimmt und die Therapie der Erkrankten als präzises neues Instrument der Diagnostik unterstützen könnte. Kinder mit vorrangig regenerativen Charakteristiken könnten mit Regeneration anregenden Medikamenten behandelt werden, während Patienten mit einem hohen Grad an aktivierten Fibroblasten von einem frühen Einsatz anti-fibrotischer Therapien profitieren könnten. Das neue Verfahren könnte zudem helfen, verfügbare Medikamente zielgerichteter und altersadaptiert einzusetzen.

Gefördert wurde dieses Projekt von dem Cardio-Pulmonary Institute (CPI), dem Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK) und der Dr. Rolf M. Schwiete Stiftung. Die Ergebnisse der Studie wurden am 23. Februar  in der Fachzeitschrift Circulation veröffentlicht.

Publikation:
Single Nuclei Sequencing Reveals Novel Insights into the Regulation of Cellular Signatures in Children with Dilated Cardiomyopathy.  Nicin L, Abplanalp WT, Schänzer A, Sprengel A, John D, Mellentin H, Tombor L, Keuper M, Ullrich E, Klingel K, Dettmeyer RB, Hoffmann J, Akintuerk H, Jux C, Schranz D, Zeiher AM, Rupp S, Dimmeler S. Circulation. 2021 Feb 23. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.120.051391. Online ahead of print. PMID: 33618539