Der Glaukompatient Grüner Star

Die Universitätsmedizin Mainz will im Rahmen einer neuen Pilotstudie überprüfen, ob

durch die Anwendung der transkornealen Elektrostimulation (TES) dem Fortschreiten von Gesichtsfelddefekten bei Glaukompatient:innen sicher und wirksam entgegengewirkt werden kann.

Die Augenklinik und Poliklinik der Universitätsmedizin Mainz erforscht eine innovative Methode zur Behandlung des primären Offenwinkelglaukoms, auch als Grüner Star bekannt: das transkorneale Elektrostimulationsverfahren (TES). Dabei werden die Zellen der Netzhaut mittels schwacher Strompulse durch die Hornhaut des Auges stimuliert. Ziel der Pilotstudie ist es zu überprüfen, ob mit dem bereits gegen andere Augenerkrankungen erfolgreich eingesetzten elektrischen Stimulationsverfahren auch dem Fortschreiten von Gesichtsfelddefekten bei Glaukompatient:innen sicher und wirksam entgegengewirkt werden kann. Bisherige Therapieoptionen des unheilbaren Grünen Stars konnten häufig eine Verschlechterung des Befundes nicht verhindern. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert die Studie mit einem Gesamtvolumen von rund 1,1 Millionen Euro zu 50 Prozent.

Beim Glaukom handelt es sich um eine langsam fortschreitende chronische Augenerkrankung, bei der der Augeninnendruck erhöht ist und die Zellen der Netzhaut zunehmend absterben.

Infolgedessen kommt es zu Ausfällen im Gesichtsfeld. 

Das Ausmaß der Gesichtsfelddefekte nimmt mit zunehmendem Untergang der Nervenfasern zu. 

Unbehandelt können Glaukompatient:innen erblinden. Eine frühe Diagnostik ist besonders wichtig, da beginnende Ausfälle im Gesichtsfeld von den Patient:innen selbst zunächst nicht bemerkt werden. Bereits eingetretene Schäden sind jedoch nicht mehr reversibel. 

Ziel der Glaukombehandlung ist es, zumindest ein möglichst langsames, im Idealfall kein weiteres Fortschreiten der Gesichtsfelddefekte zu erreichen und eine Erblindung zu vermeiden.

Derzeit ist die Senkung des Augeninnendrucks die einzige therapeutische Option – sei es durch Augentropfen oder operative Eingriffe. Weil Unverträglichkeiten auftreten, die Patient:innen den Therapieplan nicht immer einhalten oder die angewendete Lokaltherapie nicht ausreichend wirkt, stellen die Behandlungsteams jedoch häufig fest, dass sich die Befunde trotz Therapie verschlechtern.

Um die Erfolgsquote der Behandlungen zu erhöhen, verfolgen die Wissenschaftler:innen der Augenklinik und Poliklinik der Universitätsmedizin Mainz daher einen neuen, ergänzenden Therapieansatz. Sie wollen die bereits eingetretenen Gesichtsfelddefekte stabilisieren und so das Sehvermögen der Patient:innen erhalten, indem sie die sogenannte transkorneale Elektrostimulation (TES) einsetzen. Dabei handelt es sich um ein Verfahren, bei dem schwache Strompulse durch die Hornhaut und das Auge fließen. Die elektrischen Impulse regen Schutzmechanismen in den Zellen an und können die Mikrozirkulation im Auge verbessern. So können die Zellen der Netzhaut davor bewahrt werden abzusterben und das Gesichtsfeld könnte länger erhalten bleiben.

„Wir untersuchen in unserer Studie Patientinnen und Patienten mit einem Offenwinkelglaukom. Bei dieser häufigsten Glaukomart entsteht ein Ungleichgewicht zwischen der Produktion des Kammerwassers und des Abflusses, wodurch der Augeninnendruck ansteigen kann. Im Rahmen unserer Studie wollen wir prüfen, ob die TES mit dem OkuStim 2 System auch für die Behandlung dieser Augenerkrankung erfolgreich und sicher genutzt werden kann. Für die Erkrankung Retinitis pigmentosa, also der erblich bedingten Netzhautdegeneration, ist das innovative Verfahren nämlich schon als Medizinprodukt zugelassen“, erläutert Prof. Dr. Dr. Katrin Lorenz, Leiterin des Klinischen Studienzentrums der Augenklinik und Poliklinik der Universitätsmedizin Mainz. Und erklärt: „Im Rahmen unserer geplanten klinischen Prüfung ist eine Behandlung von 50 Glaukom-Patient:innen mit der transkornealen Elektrostimulation vorgesehen. Wir legen den Patient:innen einmal wöchentlich dünne Metallfäden für dreißig Minuten in den Bereich zwischen dem unteren Augenlid und dem Auge, und schließen diese sogenannten Elektroden an schwachen Strom an. Die Anwendung der transkornealen Elektrostimulation ist problemlos auch im häuslichen Umfeld der Patient:innen möglich. Nach 6, 12 und 18 Monaten Anwendung prüfen wir die Wirkung auf bestehende Gesichtsfelddefekte. Die Studiendauer pro Patient:in beträgt somit 18 Monate. Die ersten Proband:innen starten im März.“

Die monozentrische Studie „Transcorneal Electrical Stimulation for the treatment of visual field defects in patients with open-angle glaucoma (TES-GPS)“ mit einem Gesamtvolumen von rund 1,1 Millionen Euro wird von der Okuvision GmbH gesponsert und zu 50 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Sie wird in enger Zusammenarbeit mit dem Interdisziplinären Zentrum Klinische Studien (IZKS) der Universitätsmedizin Mainz durchgeführt.

Weitere Informationen:
BMBF-Förderkennzeichen: 13GW0732A
ClinicalTrials.gov ID: NCT06682962.

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Prof. Dr. Dr. Katrin Lorenz,
Leiterin des Klinischen Studienzentrums der Augenklinik und Poliklinik der Universitätsmedizin Mainz,
Telefon 06131 17 – 3612; E-Mail klinisches-studienzentrum-augenklinik@unimedizin-mainz.de

Der Herzinfarkt Regeneration

Zebrafische können beschädigte Herzmuskelzellen vollständig ersetzen: Das betroffene Organ wird wieder voll funktionsfähig. Wie gelingt ihnen das? Forschende der Universität Ulm haben herausgefunden, dass ein bestimmtes Zell-Zell-Kommunikationssignal dabei hilft, Replikationsstress besser zu bewältigen. 

Dieser Stress tritt bei der Zellteilung auf und hemmt bei Menschen und Säugetieren im Alter die Geweberegeneration. 

Bei Zebrafischen hingegen sorgt ein Signalprotein dafür, dass sich die Zellen des beschädigten Organs unvermindert teilen und damit vermehren. Veröffentlicht wurden die Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature Communications.

Ein Herzinfarkt führt beim Menschen oft zu dauerhaften Schäden, weil sich das betroffene Gewebe nicht ausreichend regeneriert. Zebrafische hingegen können Verletzungen am Herzen kompensieren, die bis zu einem Drittel des Organs umfassen. „Entscheidend für die erfolgreiche Regeneration von verletztem Gewebe ist eine ausreichend erfolgreiche Teilungsaktivität der Herzmuskelzellen“, erklärt Professor Gilbert Weidinger vom Institut für Biochemie und Molekulare Biologie (iBMB) der Universität Ulm. Der Wissenschaftler hat eine Studie koordiniert, die aufdeckt, warum Zebrafischen die Behebung von Gewebeschäden am Herzen so viel besser gelingt als dem Menschen. Das Forschungsteam fand heraus: Entscheidend ist ein besonderes Zell-Zell-Kommunikationssignal. Dieses sogenannte BMP-Signalprotein hilft den Zebrafischen dabei, mit Replikationsstress umzugehen.

Replikationsstress behindert beim Menschen die Zellteilung, nicht beim Zebrafisch

Wenn bei der Zellteilung DNA repliziert wird, kann die Zelle unter Replikationsstress geraten: DNA-Läsionen, Strang-Brüche oder auch ein Mangel an Nukleotiden – den Bausteinen der DNA – führen zur Verlangsamung oder gar zum Stillstand der Replikation. Die Zellen können sich nicht mehr ausreichend teilen und vermehren, das Gewebe regeneriert sich nicht mehr. „Unsere Forschungsergebnisse haben gezeigt, dass auch Zebrafischzellen bei der Reparatur von Gewebeschäden diesem Stress ausgesetzt sind, aber damit viel besser zurechtkommen“, erklärt Weidinger. Dabei hilft ihnen das BMP-Signalprotein. Die Abkürzung BMP steht für „Bone Morphogenetic Protein“. BMPs sind Bestandteil eines Signalsystems, das eine Schlüsselrolle in der Embryonalentwicklung und der Organentwicklung spielt. Diese Signalmoleküle, die lokal auf umliegende Zellen wirken, helfen den Zebrafischzellen dabei, ihr volles Regenerationspotential auszuschöpfen. „Selbst bei Verletzungen, die bis zu einem Drittel der Herzmuskelzellen betreffen, ist es den Zebrafischen möglich, innerhalb von 30 Tagen die ursprüngliche Anzahl an Kardiomyozyten wiederherzustellen“, so Denise Posadas Pena. Die Doktorandin am iBMB hat die in Nature Communications publizierte Untersuchung als Ko-Erstautorin mit verfasst.

Dem Forschungsteam gelang es außerdem experimentell, die Regenerationsfähigkeit von menschlichen Zellen deutlich zu verbessern. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler testeten dies an Hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellen (HSPCs) sowie an Hautzellen. Wenn diese Zellen in Kultur unter Replikationsstress gesetzt werden, können BMP-Signale sie davor schützen. „Die Forschungsergebnisse helfen möglicherweise dabei, neue Therapieansätze für eine bessere Geweberegeneration zu entwickeln. Damit sich verletztes Gewebe selbst besser heilen kann“, glaubt Gilbert Weidinger.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass regenerierende Zebrafisch-Herzen als Modell für Anti-Aging-Prozesse dienen können. Es hilft uns, Faktoren zu identifizieren, die Alterungsprozesse lindern oder sogar aufheben könnten“, sagt der Stammzellexperte Professor Hartmut Geiger. Der Leiter des Ulmer Instituts für Molekulare Medizin war ebenfalls an der Studie beteiligt. Am Forschungsprojekt mitgewirkt haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Ulm, Bonn und Heidelberg sowie aus Bologna, Oxford und Zürich. Gefördert wurde die Studie im Rahmen des Ulmer Sonderforschungsbereiches SFB 1506 „Aging at Interfaces“.

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Prof. Dr. Gilbert Weidinger, Institut für Biochemie und Molekulare Biologie (iBMB), Universität Ulm, E-Mail: gilbert.weidinger@uni-ulm.de

Originalpublikation:
Literaturhinweis:
Mohankrishna Dalvoy Vasudevarao, Denise Posadas Pena, Michaela Ihle, Chiara Bongiovanni, Pallab Maity, Dominik Geissler, Hossein Falah Mohammadi, Melanie Rall-Scharpf, Julian Niemann, Mathilda T.M. Mommersteeg, Simone Redaelli, Kathrin Happ, Chi-Chung Wu, Arica Beisaw, Karin Scharffetter-Kochanek, Gabriele D’Uva, Mona Malek Mohammadi, Lisa Wiesmüller, Hartmut Geiger and Gilbert Weidinger (2025). BMP signaling promotes zebrafish heart regeneration via alleviation of replication stress. Nat. Commun. 16, 1708. doi.org/10.1038/s41467-025-56993-6.

Herzmuskelentzündungen Myokarditis

Herzmuskelentzündungen unterscheiden sich je nach Auslöser – seien es COVID-19, die mRNA-Impfung gegen COVID-19 oder andere Ursachen. 

Diese Ergebnisse ebnen den Weg für passgenauere Therapien, berichten Berliner Forschende gemeinsam mit internationalen Kolleg*innen in „Nature Cardiovascular Research“.

Die Immunsignaturen bei Herzmuskelentzündungen (Myokarditis) unterscheiden sich je nach Ursache. 

Sie variieren je nachdem, ob sie durch Infektionen mit SARS-CoV-2 und durch mRNA-Impfstoffe ausgelöst wurden, im Vergleich zu Herzmuskelentzündungen ohne Zusammenhang mit COVID-19. Das zeigte eine Kollaboration unter der Leitung von Dr. Henrike Maatz, Wissenschaftlerin in der Arbeitsgruppe „Genetik und Genomik von Herz-Kreislauferkrankungen“ von Professor Norbert Hübner am Max Delbrück Center in Berlin. Die Studie ist in „Nature Cardiovascular Research“ erschienen.

„Wir haben signifikante Unterschiede bei der Immunaktivierung gefunden“, sagt Maatz, Co-Erstautorin der Studie. „Dieses Wissen könnte dazu beitragen, neue und passgenauere Therapien zu entwickeln, die auf bestimmte Entzündungstypen zugeschnitten sind.“

Die Pandemie bot eine einmalige Chance

Myokarditis wird durch verschiedene Infektionen, Autoimmunerkrankungen, genetische und umweltbedingte Faktoren sowie in selten Fällen durch Impfungen verursacht. 

COVID-19 ist in erster Linie eine Atemwegserkrankung, aber es ist bekannt, dass eine Infektion mit SARS-CoV-2 auch das Herz schädigen kann. Bei Kindern und jungen Erwachsenen löst SARS-CoV-2 in seltenen Fällen ein multisystemisches Entzündungssyndrom aus. Die Myokarditis ist dabei das häufigste klinische Merkmal.

Den Forschenden des Max Delbrück Center, des Berlin Institute of Health in der Charité (BIH) und der Charité – Universitätsmedizin Berlin bot die Pandemie eine einmalige Gelegenheit: Sie konnten untersuchen, ob sich Herzmuskelentzündungen je nach Ursache auch auf zellulärer und molekularer Ebene voneinander unterscheiden.

Hübners Arbeitsgruppe erforscht Herzerkrankungen bereits seit langem auf Einzelzellebene. Für die Studie kooperierten die Wissenschaftler*innen mit Professor Carsten Tschöpe, Kardiologe am Deutschen Herzzentrum der Charité (DHZC), Leiter der BIH-Forschungsgruppe „Immunokardiologie“ und Forscher am Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK). Sein Team hatte Patienten*innen mit Verdacht auf Herzmuskelentzündung Biopsien entnommen. „Wir haben am DHZC eine renommierte Ambulanz für Schwere Herzinsuffizienz und Kardiomyopathien. Die Ärzt*innen sind darauf spezialisiert ist, in Einzelfällen Endomyokard-Biopsien durchzuführen“, sagt Tschöpe.

„Das von der Charité während der COVID-19-Krise initiierte Forschungsprogramm wurde in den Versorgungsplan integriert und ist Teil des vom DZHK geförderten PERSONIFY-Programms. Patient*innen mit Myokarditis werden in diesem Programm sehr spezifisch und gezielt untersucht. Das ermöglicht umfassende und fortschrittliche Ansätze für die klinische und wissenschaftliche Auswertung“, sagt Tschöpe. „Wir sind den Patientinnen und Patienten für ihr Vertrauen und ihren unschätzbar wertvollen Beitrag sehr dankbar. Gleiches gilt für die Leistung unseres auf Herzinsuffizienz spezialisierten Pflegepersonals. Die Pflegenden spielten eine entscheidende Rolle bei der Identifizierung der Patient*innen, der sorgfältigen Datenverwaltung, der Handhabung von Gewebe und Blut und vor allem bei der Versorgung der Patient*innen.“

Deutliche Unterschiede in der Immunaktivierung

Das Herzgewebe aus den Biopsien nutzten die Forschenden des Max Delbrück Center, um die RNA in den Zellkernen (snRNA-seq) zu sequenzieren. So konnten sie die Genexpression analysieren, Transkriptionsprofile jeder einzelnen Zelle erstellen und mithilfe der Profile die verschiedenen Zelltypen des Herzens identifizieren. Sie haben die molekularen Veränderungen in jeder Zelle und die Häufigkeit der verschiedenen Zelltypen im Herzmuskelgewebe von drei verschiedenen Gruppen untersucht: Proben, die COVID-19-positiv waren, Fälle, die durch mRNA-Impfstoffe verursacht wurden, und nicht-COVID-induzierte Herzmuskelentzündungen, die auf Virusinfektionen vor der Pandemie zurückgeführt werden konnten.

Einige Veränderungen in der Genexpression ähnelten sich zwar in allen drei Gruppen, stellten die Wissenschaftler*innen fest. Aber es gab erhebliche Unterschiede in der Genexpression der Immunzellen. Außerdem zeigten die Transkriptionsprofile, dass die Immunzellen je nach Ursache der Herzmuskelentzündung unterschiedlich häufig vorkamen.

„Derartige Unterschiede waren überraschend“, sagt Dr. Eric Lindberg, Co-Erstautor der Studie und ehemaliger Postdoc im Forschungsteam von Hübner. Mittlerweile leitet er eine eigene Arbeitsgruppe am LMU-Klinikum in München. So beobachteten die Forschenden beispielsweise, dass nach der Impfung CD4-T-Zellen häufiger waren, während nach einer SARS-CoV-2-Infektion eher CD8-T-Zellen dominierten. In den Proben von Herzmuskelentzündung ohne COVID lag das Verhältnis von CD4- zu CD8-Zellen bei etwa 50:50. Die Genexpressionsdaten deuteten außerdem darauf hin, dass die CD8-T-Zellen in der COVID-19-Gruppe aggressiver erschienen als bei Myokarditis ohne COVID-Erkrankung. Die Forschenden fanden zudem in der Post-COVID-Myokarditis eine kleine Population von T-Zellen, die zuvor nur im Blut von schwerkranken COVID-19-Patient*innen beobachtet worden war.

„Diese Ergebnisse deuten insgesamt auf eine stärkere Immunantwort bei COVID-19-Myokarditis im Vergleich zu Myokarditisformen hin, die wir vor der Pandemie kannten. 

Dagegen ist die Entzündung des Herzmuskels nach einer Impfung anscheinend weniger ausgeprägt“, sagt Professor Norbert Hübner vom Max Delbrück Center und der Charité – Universitätsmedizin Berlin. Er forscht außerdem am DZHK und ist korrespondierender Autor der Studie. „Die Stichprobengröße bei den Herzmuskelentzündungen nach einer Impfung war zwar klein. Aber die Ergebnisse passen zu denen anderer Studien zur Myokarditis nach einer Impfung.“

Bedeutung für die Behandlung

Zwischen Entzündungen unterscheiden zu können, die durch verschiedene Infektionen und Impfungen verursacht sind, ebnet den Weg für eine bessere Behandlung, erläutert Maatz. Sie wäre dann auf die jeweilige Entzündung zugeschnitten. Basierend auf dieser Forschung könnten auch neue Therapien entwickelt werden, um beispielsweise die Nebenwirkungen von Impfstoffen zu kontrollieren.

Proben aus Herzbiopsien seien außerdem meist winzig, oft nicht größer als ein Stecknadelkopf. Es sei eine Herausforderung gewesen, die snRNA-seq-Technik mit so kleinen Gewebemengen zu ermöglichen, erinnert sich Maatz: „Aber der Detailreichtum und die Tiefenschärfe der gewonnenen Erkenntnisse zeigen, wie leistungsfähig diese Methode ist – in Zukunft möglicherweise auch bei der Diagnose.“

Max Delbrück Center

Das Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (Max Delbrück Center) gehört zu den international führenden biomedizinischen Forschungszentren. Nobelpreisträger Max Delbrück, geboren in Berlin, war ein Begründer der Molekularbiologie. An den Standorten in Berlin-Buch und Mitte analysieren Forscher*innen aus rund 70 Ländern das System Mensch – die Grundlagen des Lebens von seinen kleinsten Bausteinen bis zu organ-übergreifenden Mechanismen. Wenn man versteht, was das dynamische Gleichgewicht in der Zelle, einem Organ oder im ganzen Körper steuert oder stört, kann man Krankheiten vorbeugen, sie früh diagnostizieren und mit passgenauen Therapien stoppen. Die Erkenntnisse der Grundlagenforschung sollen rasch Patient*innen zugutekommen. Das Max Delbrück Center fördert daher Ausgründungen und kooperiert in Netzwerken. Besonders eng sind die Partnerschaften mit der Charité – Universitätsmedizin Berlin im gemeinsamen Experimental and Clinical Research Center (ECRC) und dem Berlin Institute of Health (BIH) in der Charité sowie dem Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK). Am Max Delbrück Center arbeiten 1800 Menschen. Finanziert wird das 1992 gegründete Max Delbrück Center zu 90 Prozent vom Bund und zu 10 Prozent vom Land Berlin.

MaAB - Medizin am Abend Berlin Fortbildungen VOR ORT

Prof. Norbert Hübner
Leiter der Arbeitsgruppe „Genetik und Genomik von Herz-Kreislauferkrankungen“
Max Delbrück Center
nhuebner@mdc-berlin.de

Dr. Henrike Maatz
Wissenschaftlerin in der Arbeitsgruppe „Genetik und Genomik von Herz-Kreislauferkrankungen“
Max Delbrück Center
h.maatz@mdc-berlin.de

Prof. Carsten Tschöpe
Deutsches Herzzentrum der Charité (DHZC)
Clinic for cardiology, angiology and intensive care | Campus Virchow-Klinikum
Head of the BIH research group for “Immunocardiology”
carsten.tschoepe@dhzc-charite.de

Originalpublikation:
Henrike Maatz, Eric L. Lindberg, et al. (2024): „The cellular and molecular cardiac tissue responses in human inflammatory cardiomyopathies following SARS-CoV-2 infection and COVID-19 vaccination.“ Nature Cardiovascular Research, DOI: 10.1038/s44161-025-00612-6
Weitere Informationen finden Sie unter
Hübner
Tschöpe
Reichart / Lindberg
Deutsches Herzzentrum der Charité