Das Herz hat seine eigene dedizierte Blutversorgung, mit Koronararterien, die das Herz mit sauerstoffreichem Blut versorgen, und Herzvenen, die sauerstoffarmes Blut entfernen. Dieses Gefäßsystem ernährt das Herz und ermöglicht es ihm, Blut zu allen anderen Organen und Geweben des Körpers zu pumpen. Trotz ihrer entscheidenden Bedeutung sind der Prozess und die Moleküle, die für die Entwicklung von Koronargefäßen erforderlich sind, noch nicht vollständig aufgeklärt worden.
Wissenschaftler des Saban Research Institute und des Heart Institute of Children's Hospital Los Angeles haben bei der Untersuchung von Zebrafischen eine neue Quelle für Zellen entdeckt, die sich zu Herzkranzgefäßen entwickeln können, und haben das Signalprotein identifiziert, ein Chemokin namens CXCL12, das dies steuert Prozess. Die Ergebnisse der Studie werden online am 26. Mai in der Zeitschrift Developmental Cell veröffentlicht.
Zebrafische haben sich aus einer Reihe von Gründen zu einem wichtigen Wirbeltiermodell für die Herz-Kreislauf-Forschung entwickelt, darunter die Fähigkeit, sein Herz zu regenerieren, wenn es beschädigt ist, und weil die Transparenz der Embryonen eine einfache Beobachtung interner Prozesse wie der Entwicklung von Blutgefäßen ermöglicht. Mittels konfokaler und Zeitraffer-Bildgebung konnten die Forscher Koronargefäße sichtbar machen, die sich aus dem Endokard oder der inneren Auskleidung des Herzens entwickeln – insbesondere aus dem atrioventrikulären Kanal, der Struktur, die das Herz in Kompartimente unterteilt.
"Dies fördert unsere Bemühungen um die Herzregeneration zur Reparatur menschlicher Herzen", sagte Ching-Ling (Ellen) Lien, PhD, leitende Forscherin am Saban Research Institute of CHLA und leitende Autorin der Veröffentlichung. „Wir haben jetzt eine neuartige Quelle für Zellen gefunden, die sich zu Herzkranzgefäßen differenzieren können, und die dafür erforderlichen Faktoren identifiziert."
Lien und ihr Team beobachteten, dass Zebrafische mit einer Mutation am CXCR4-Rezeptor überleben, aber nach einer Verletzung keine Herzkranzgefäße bilden oder sich einer Herzregeneration unterziehen können. Da Fische ohne diese Mutation zu beidem in der Lage sind, schlossen die Forscher, dass eine Interaktion zwischen CXCR4-Rezeptoren auf Endothelzellen und dem vom Myokard exprimierten CXCL12b-Protein den Prozess reguliert. Dieser Befund liefert nicht nur grundlegende Informationen über das sich entwickelnde Herz, sondern kann auch klinische Relevanz haben.
"Kinder oder junge Erwachsene sind sich aufgrund einer ausreichenden Durchblutung möglicherweise nicht bewusst, dass sie abnorme Herzkranzgefäße haben, bis das Herz durch erhöhte Anforderungen, beispielsweise bei anstrengenden Sportarten, belastet wird", erklärt Lien, der ebenfalls Assistent ist Professor an der Keck School of Medicine und Forscher am Cardiovascular Thoracic Institute, beide an der University of Southern California. „Dann stirbt plötzlich ein scheinbar gesunder, junger Mensch. Alternativ könnte eine Person mit anormalen Koronargefäßen später im Leben ein höheres Risiko haben, einen Herzinfarkt zu erleiden. Unsere Ergebnisse werden zukünftige Studien zum Verständnis dieser verheerenden Zustände anleiten, um sie besser diagnostizieren und Interventionsstrategien entwickeln zu können."
