Elektronenmikroskopische Aufnahme des Herzmuskels. Wellcome Images. Forscher haben herausgefunden, dass das menschliche Herz während seiner gesamten Lebensspanne immer wieder neue Zellen bildet. Diese Entdeckung könnte zur Entwicklung neuer Behandlungsmethoden führen, um die Regeneration von Menschen mit Herzproblemen, wie z. B. Opfern von Herzinfarkten, zu fördern.
Wissenschaftler haben lange Zeit angenommen, dass Organe wie das Herz, das Gehirn und die Bauchspeicheldrüse nicht in der Lage sind, nach der Entwicklung neue Zellen zu bilden. Diese Theorie beruht weitgehend auf der begrenzten Fähigkeit dieser Organe, sich nach einer Schädigung durch Krankheit oder Verletzung zu erholen. Darüber hinaus sind primäre Herztumore sehr selten, was auf ein begrenztes Zellwachstum im menschlichen Herzen schließen lässt. Die Rate der Zellvermehrung im Herzen wurde jedoch nicht direkt gemessen.
Wissenschaftler des Karolinska-Instituts in Schweden und Dr. Bruce Buchholz vom Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in Kalifornien haben einen innovativen Weg zur Lösung dieses Problems entwickelt. Ihre Methode basiert auf der Beobachtung, dass Zellen im Körper einen Kohlenstoff-14-„Zeitstempel“ enthalten.
Die atmosphärische Kohlenstoff-14-Konzentration war bis zum Kalten Krieg relativ stabil, als oberirdische Atomwaffentests in den späten 1950er bis frühen 1960er Jahren weltweit einen Anstieg verursachten. Dadurch erhöhte sich die Menge an Kohlenstoff-14, die in die DNA aller damals auf der Erde lebenden Menschen eingebaut wurde. Seitdem die oberirdischen Tests verboten sind, ist die Menge an Kohlenstoff-14 in der Atmosphäre – und damit auch die Menge, die in neue Zellen eingebaut wird – allmählich zurückgegangen. Wissenschaftler können nun durch Messung der Kohlenstoff-14-Konzentration feststellen, wann eine Zelle entstanden ist.
In der neuen Studie führten die Forscher Kohlenstoff-14-Analysen der DNA von Herzmuskelzellen (Kardiomyozyten) am LLNL’s National Resource for Biomedical Accelerator Mass Spectrometry durch, einem Forschungszentrum, das vom NIH’s National Center for Research Resources (NCRR) unterstützt wird. Die Gewebeproben stammten von Menschen, die bis zu 22 Jahre vor Beginn der Atombombentests geboren wurden.
Die Forscher berichteten am 3. April 2009 in Science, dass die Kohlenstoff-14-Werte der Proben zeigen, dass Zellen im menschlichen Herzen bis ins Erwachsenenalter gebildet werden. Als nächstes bestimmten die Wissenschaftler die Wachstumsrate der Herzzellen im Laufe der Zeit, indem sie das Kohlenstoff-14-DNA-Profil von Menschen maßen, die vor und nach den Tests in den 1950er Jahren geboren wurden. Die mathematische Modellierung der Kohlenstoff-14-Daten ergab, dass ein 50-jähriges Herz immer noch mehr als die Hälfte der Zellen enthält, die es bei der Geburt hatte, dass sich der Umsatz aber mit der Zeit verlangsamt. Ein 25-jähriges Herz ersetzt im Laufe eines Jahres etwa 1 % aller Kardiomyozyten, während ein 75-jähriges Herz etwa ein halbes Prozent ersetzt.
Diese Ergebnisse lassen die Möglichkeit aufkommen, dass, wenn das Herz nach einem Herzinfarkt mehr Kardiomyozyten produziert, Techniken entwickelt werden könnten, um diesen Prozess zu verbessern und möglicherweise Herzschäden rückgängig zu machen.
„Der Vorteil der Kardiomyozytenregeneration gegenüber den derzeitigen klinischen Behandlungen ist die Möglichkeit der Reparatur“, erklärt Buchholz. „Bei Herzinfarkten entsteht Narbengewebe, das nie richtig funktioniert. Wenn das Herz dazu angeregt werden könnte, den Schaden mit neuen Zellen zu reparieren, könnte die Genesung nach einem Herzinfarkt wesentlich verbessert werden.“
von Nancy Van Prooyen