Völlige Herzschlag-Kontrolle dank giftiger Qualle
Was hat die giftige Würfelqualle Carybdea rastoni mit dem menschlichen Herzen zu tun? Offenbar mehr als man auf dem ersten Blick vermutet, denn ein deutsches Forschungsteam fand kürzlich heraus, dass bestimmte Proteine in der Qualle auch im menschlichen Herzmuskel vorkommen, aber völlig andere Aufgaben erfüllen. Durch mehrere Versuchsreihen konnte das Team so neue Erkenntnisse über Herzkrankheiten gewinnen.
Forschende der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn konnten mithilfe einer giftigen Qualle den Herzschlag regulieren. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entdeckten sogenannte G-Proteine, die sowohl in der Qualle als auch im Herzmuskel vorkommen. Bei der Qualle werden diese Proteine allerdings durch Licht aktiviert. Nachdem das Forschungsteam ein bestimmtes Quallen-Gen in den Herzmuskel von Mäusen eingebaut hatte, konnten sie den Herzschlag über Lichtimpulse kontrollieren. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in dem renommierten Fachjournal „Nature Communications“ veröffentlicht.
Quallenaugen und Menschenherzen
In freier Natur sollte man um die Würfelqualle Carybdea rastoni möglichst einen großen Bogen machen. Ihre Tentakeln haben ein starkes Nesselgift, welches bei Berührung heftige Schmerzen verursachen kann. Doch das Tier hat noch mehr Überraschungen zu bieten. Es verfügt nämlich über vergleichsweise hoch entwickelte Augen. Werden spezielle Helligkeits-Rezeptor der Qualle von einem Lichtstrahl getroffen, aktivieren sich stimulierende G-Proteine, die dem Tier das Sehen ermöglichen. Erstaunlicherweise befinden sich die gleichen stimulierenden G-Proteine auch im menschlichen Herz.
G-Proteine regulieren die Herzfrequenz
Diese Entdeckung verleitete das Bonner Forschungsteam zu einer Versuchsreihe. „Bei uns steuern stimulierende G-Proteine unter anderem den Herzrhythmus“, erläutert Professor Dr. Philipp Sasse vom Institut für Physiologie der Universität Bonn in einer Pressemitteilung zu den Studienergebnissen. Beim Menschen sorgen die G-Proteine dafür, dass sich der Herzschlag beschleunigt, wenn beispielsweise die körperliche Belastung oder der Adrenalinspiegel im Blut ansteigt.
Mäuse mit Quallen-Genen
Um den Effekt der G-Proteine besser zu verstehen, schleusten die Forschenden ein bestimmtes Gen aus der Qualle in den Herzmuskel von Mäusen ein. Folglich verfügten die Herzen der Mäuse über Lichtrezeptoren, die durch Bestrahlung mit Licht gezielt angesteuert werden konnten. Mit Hilfe eines LED-Lichts konnte das Studienteam die Herzfrequenz der Nager beschleunigen.
Neue Erkenntnisse über Herzrhythmusstörungen
„Wir können so sehr gezielte Untersuchungen durchführen, die normalerweise gar nicht möglich wären“, betont Professor Sasse. In verschiedenen Versuchsreihen haben die Forschenden zunächst nur gezielt den linken Vorhof der Mäuse-Herzen stimuliert. Daraufhin entwickelten die Nager ein Herzflimmern, das beim Menschen als Vorhofflimmern bezeichnet wird. Wurde dagegen nur der rechte Vorhof angeregt, erhöhte sich der Pulsschlag gleichmäßig in dem Rahmen, wie er es auch bei Adrenalin tat. „Möglicherweise kann also eine unterschiedliche Reizverarbeitung im rechten und linken Vorhof Rhythmus-Störungen begünstigen“, folgert Sasse. Diese These möchten der Professor und sein Team nun genauer untersuchen.
Komplexes Zusammenspiel der Herzmuskeln
Darüber hinaus gewannen die Forschenden tiefere Einblicke über die verschiedene Vorgänge, die bei der Regulation des Herzschlags ineinandergreifen. „Wenn sich etwa der Puls beschleunigt, muss sich die Herzmuskulatur nicht nur schneller und kräftiger zusammenziehen, sondern auch schneller wieder entspannen“, schreibt das Bonner Team. Wenn dieses Zusammenspiel nicht klappe, so sinke auch die Menge des transportierten Blutes, obwohl das Herz schneller schlägt. Hierbei spielen die G-Proteine eine besondere Rolle. Sie sorgen laut der Studie dafür, dass sich das Herz nach der Kontraktion schneller entspannen kann.
Neues Forschungsfeld bei Herzerkrankungen
„Unsere optogenetische Methode stößt die Tür zu einem neuen Forschungsansatz auf“, resümiert Sasse. Damit könne man in folgenden Studien die komplexen Abläufe in den verschiedenen Regionen des Herzens viel deutlicher untersuchen. (vb)
Autoren- und Quelleninformationen
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