Herzinsuffizienz mit ihren Komplikationen, am häufigsten als Folge eines akuten Myokardinfarktes mit irreversiblem Verlust von kontraktilem Myokardgewebe, ist die führende Todesursache in den westlichen Industrienationen. Trotz großer Fortschritte mit rascher und vollständiger Reperfusion des verschlossenen Herzkranzgefäßes, sowie optimierter medikamentöser Postinfarkttherapie kann die Herzinsuffizienz infolge des myokardialen Remodelings bisher nur unzureichend verhindert werden.

Regenerationsfähigkeit des Myokards

Bis vor kurzem galt das Dogma, dass das Herz keine regenerative Kapazität besitzt, da adulte Kardiomyozyten terminal differenziert sind und ihre Erneuerungskapazität verloren haben. Als einzige Antwort des Myokards auf einen erhöhten Funktionsbedarf galt die Hypertrophie der Kardiomyozyten. In den letzten Jahren hat sich jedoch herausgestellt, dass diese klassische Sichtweise nicht mehr zutrifft. Hinweis hierauf lieferten Befunde bei Patienten nach einer Herztransplantation bei männlichen Empfänger, die eine weibliches Spenderherz erhielten. Interessanterweise fanden sich in Myokardbiopsien Zellen, welche ein Y-Chromosom enthielten, also ein Hinweis auf darauf, dass nicht-kardiale (nicht vom Spenderherz stammende) Zellen in das transplantierte Herz eingewandert sind. Sowohl in Kardiomyozyten als auch in Endothelzellen der Gefäßstrukturen fanden sich Y-Chromosomen, was darauf hindeutet, dass diese eingewanderten Zellen an der Regeneration des Myokards und der Gefäßneubildung beteiligt sind.

Physiologische Rolle von Stamm- / Progenitorzellen

Stamm- und Progenitorzellen die vom Knochenmark in die Blutbahn freigesetzt werden sind ein von der Natur angelegtes Reparatursystem für Schädigungen der Organe. Im Rahmen einer Ischämie kommt es zur Bildung von Botenstoffen (z.B. Wachstumsfaktoren wie ‚VEGF’), die in die Blutbahn freigesetzt werden um im Knochenmark die Progenitorzellen zu mobilisieren (Abb.2). An der Loslösung der Prognitorzellen von den Knochenmark-Stromazellen und der Migration in die Blutsinusoide sind Stimuli wie das Erythropoietin oder G-CSF sowie Metalloproteinasen und Glycoproteinrezeptoren beteiligt. Die mobilisierten Progenitorzellen werden dabei im ischämischen Gewebe aus dem Blut extrahiert um beispielsweise über die Neubildung von Gefäßen (Neovaskulogenese) zur Restitution der Myokardfunktion beizutragen. Ischämisches Gewebe (z.B. Myokardgewebe nach Herzinfarkt) exprimiert dabei Rezeptoren und bildet Botenstoffe, die das Adhärieren, Einwandern und Differenzieren der Progenitorzellen steuern.

Inwieweit sich die Stammzellen dabei zusätzlich auch selbst in Herzmuskelzellen umwandeln ist derzeit noch umstritten. Unabhängig von der exakten Kenntnis der einzelnen Mechanismen, kann man die Stammzellen heute als ein physiologischen Reparatursystems beschreiben, welches von der Natur aus wahrscheinlich nur für eine geringgradige, langsame Reparatur, möglicherweise als Gegengewicht zur Alterung der Organe oder geringer Verletzungen ausgelegt ist. Bei einem „Massenunfall“ wie dem akuten Myokardinfarkt ist diese physiologische Reparaturfähigkeit offensichtlich bei weitem überfordert

Stammzellen

Als Quelle dieser regenerierenden Zellen kommt dabei das Knochenmark in Frage. Neuere experimentelle Untersuchungen weisen darauf hin, dass die Plastizität von Stammzellen aus dem Knochenmark wesentlich größer ist als bisher angenommen. Bisher hat man angenommen, dass adulte Stammzellen aus dem Knochenmark – im Gegensatz zu embryonalen Stammzellen - auf bestimmte Zelllinien fixiert sind innerhalb derer sie sich lediglich weiter differenzieren können (Gewebespezifität)

Therapeutischer Einsatz

Die Kenntnis der regenerierenden Fähigkeiten von Progenitorzellen kann jedoch therapeutisch genutzt werden, wenn es gelingt den Effekt entsprechend zu verstärken. Da insbesondere eine verminderte Vaskularisierung im Periinfarkt-Areal zur Expansion der Infarktgröße und Dilatation des linken Ventrikels (Remodeling) beiträgt, könnte eine durch Progenitorzellen induzierte therapeutische Neovaskularisation nützlich sein.
Zahlreiche tierexperimentelle Studien weisen in der Tat darauf hin, dass nach einem akuten Myokardinfarkt die therapeutische Gabe von Stammzellen aus dem Knochenmark oder von endothelialen (im Blut zirkulierenden) Progenitorzellen (EPC) das Remodeling des linken Ventrikels nach Infarkt reduziert und die linksventrikuläre Funktion wieder verbessert werden kann.
Basierend auf diesen experimentellen Befunden wurde dieses Therapieprinzip in den letzten Jahren in klinische Studien, insbesondere bei der koronaren Herzkrankheit, übertragen. Die Studien unterscheiden sich bezüglich der Indikation, applizierten Zelltypen und Applikationsmethoden
Schwerpunkt unserer Klinik Forschung ist die Physiologie und die therapeutische Anwendung von Stammzellen bei Patienten mit Herzerkrankungen zu erforschen.
Dabei stehen wir in engem Kontakt und Ideenaustausch zwischen der Molekularen Kardiologie und der klinischen Forschung .

Eine Übersicht über die an unserem Zentrum und in Kooperation mit anderen Kliniken hierzu durchgeführten Studien finden Sie wie folgt.