Gicht, Atherosklerose und anderen Volkskrankheiten: Kristall-vermittelten Zelltods

Medizin am Abend Berlin Fazit:  Krankmacher Kristalle - Signal zum Zelltod

Bei Gicht, Atherosklerose und anderen Volkskrankheiten schädigen Kristalle Gewebe. Forscher um Hans-Joachim Anders zeigen nun, wie die Mikropartikel das Absterben von Zellen auslösen. 
 

Bei verschiedenen weit verbreiteten Krankheiten sind Kristalle die Auslöser. 

Sie führen, wie etwa die Harnsäure-Kristalle bei Gicht, zu einer Abwehrreaktion des Immunsystems und lösen Entzündungen aus, zugleich verursachen sie das Absterben von Gewebezellen. 

Ein Forscherteam um Professor Hans-Joachim Anders von der Medizinischen Klinik und Poliklinik der LMU, hat nun erstmals den Mechanismen dieses Kristall-vermittelten Zelltods identifiziert. Ihre Ergebnisse sind für viele Erkrankungen von Bedeutung, darunter neben Gicht auch Atherosklerose und manche Formen des akuten Nierenversagens. Sie sind aktuell in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

• Kristalle schädigen das Gewebe und können zu einem Versagen betroffener Organe führen. 

Es wird vermutet, dass die von ihnen ausgelösten ganz verschiedenen Erkrankungen einen verbindenden Pathomechanismus haben.

Bislang konzentrierte sich die Forschung vor allem darauf, wie Kristalle Entzündungen auslösen. Die Forscher um Hans-Joachim Anders konnten nun erstmals zeigen, dass die Kristalle bei Gewebezellen eine Form der regulierten Nekrose in Gang setzen. „Das galt bisher eher als passive Zellzerstörung. Es ist aber ein aktiv regulierter Mechanismus, der zum direkten Zelltod führt“, sagt Hans-Joachim Anders.

Neuer Ansatzpunkt für Medikamente

Die Forscher haben den molekularen Mechanismus unter anderem an Nieren- und Bindegewebszellen untersucht. Am Beispiel mehrerer Kristalle zeigen sie auf, dass die Mikropartikel den immer selben Signalweg aktivieren, der zum Zelltod führt. Ihre Daten weisen daraufhin, dass die Nekrose der Auslöser für das Entzündungsgeschehen ist.

Bislang wird auch bei der medizinischen Behandlung von Erkrankungen, die durch Kristalle ausgelöst werden, auf Entzündungshemmung gesetzt.

Der von Hans-Joachim Anders und seinen Kollegen identifizierte Mechanismus bietet nun ein neues Ziel für die pharmakologische Forschung. „Der Signalweg könnte ein neuer Ansatzpunkt für Medikamente sein.

Wird er unterbunden, würde das den durch Kristalle direkt ausgelösten Zelltod verhindern“, sagt Anders.

Der Studie zufolge müsste sich dadurch auch die Entwicklung einer chronischen Entzündung verhindern lassen. Ob sich daraus auch praktische Verbesserungen für die Behandlung von Patienten ergeben können, muss die weitere Forschung zeigen.

Publikation:
Mulay, S. R. et al.
Cytotoxicity of crystals involves RIPK3-MLKL-mediated necroptosis
In: Nat. Commun. 7:10274, doi: 10.1038/ncomms10274 (2016)

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Herzkranke Patienten: Erste Kardio-MRT-Studie mit Patienten am 7-Tesla-Scanner

Medizin am Abend Berlin Fazit: Gewebeschäden des Herzmuskels bis ins Detail sichtbar

Weltweit erste Kardio-MRT-Studie mit Patienten am 7-Tesla-Scanner

 

 Wissenschaftler der Charité – Universitätsmedizin Berlin und des Max-Delbrück Centrums für Molekulare Medizin (MDC) konnten erstmalig bei einer größeren Gruppe herzkranker Patienten die kardiale Magnetresonanztomographie an einem 7 Tesla MRT-Scanner anwenden. Die Aufnahmen des innovativen Hochleistungsgerätes zeigen das schlagende Herz in besonders hoher Auflösung. Details, die wertvolle Informationen über den Zustand des Herzmuskelgewebes geben, werden hierbei sichtbar. So lassen sich bei Patienten, die an einer Verdickung des Herzmuskels leiden, selbst kleinste Veränderungen im Muskelgewebe nachweisen, wie im aktuellen Fachmagazin PLOS ONE* veröffentlicht ist.

Die kardiovaskuläre Magnetresonanztomographie (Kardio-MRT) wird zu einer Schlüsseltechnologie bei der Feindiagnostik von Herzmuskelerkrankungen.

Dabei entwickelt sich das Bildgebungsverfahren beständig weiter und ist in der Lage, immer genauere Details von gesundem und erkranktem Gewebe abzubilden, auch bei normaler Herzleistung.

Veränderungen oder Schäden des Herzmuskels lassen sich so besser erkennen und bewerten, beispielsweise bei Patienten mit einer genetisch bedingten Verdickung der linken Herzkammer, einer Hypertrophen Kardiomyopathie (HCM).

Aufgrund der Gewebedifferenzierung im Herzmuskelbereich werden am leistungsstarken 7-Tesla-Scanner Mikrostrukturen sichtbar, darunter krankhafte Veränderungen oder Vertiefungen in der Muskulatur.

Im klinischen Einsatz sind derzeit 1,5 und 3,0 Tesla MRT-Scanner. Weiterentwickelte 7-Tesla-Geräte liefern bei höherer Feldstärke deutlich höher aufgelöste Aufnahmen. Die meisten dieser neuartigen Scanner sind noch nicht für die klinische Anwendung, aber im Rahmen von Forschungsarbeiten zertifiziert.

Weltweit sind erst fünf Zentren in der Lage, das schlagende Herz auf diese Weise darzustellen. Die große Herausforderung des Kardio-MRT ist es, ein Organ abzubilden, das sich in stetiger Bewegung befindet.

Die Wissenschaftler um Prof. Dr. Jeanette Schulz-Menger, Leiterin der Hochschulambulanz für Kardiologie am Experimental and Clinical Research Center (ECRC), einer gemeinsamen Einrichtung der Charité und des MDC sowie Leiterin der Gruppe Kardiale MRT am ECRC in Kooperation mit dem HELIOS Klinikum Berlin-Buch, haben nun weltweit zum ersten Mal das Potential der neuen Technologie für HCM-Patienten geprüft: „Unser Ziel war es, die Möglichkeiten eines 7-Tesla-Scanners bei Patienten mit einer Hypertrophen Kardiomyopathie einzusetzen und zu prüfen, ob kleinste morphologische Auffälligkeiten aufgezeigt werden können,“ so die Kardiologin. Den Forschern ist es gelungen, winzige Vertiefungen im Muskelgewebe, sogenannte myokardiale Krypten, nachzuweisen, die am klinischen Gerät dort nicht erkennbar waren.

Ermöglicht wurde dies durch eine enge Kooperation mit der Berlin Ultrahigh Field Facility (B.U.F.F.) am MDC unter der Leitung von Prof. Dr. Thoralf Niendorf. Gemeinsam haben die Wissenschaftler Patienten mit verdickter Herzmuskulatur am 7-Tesla-Gerät mit 2D CINE-Bildgebung wie auch am herkömmlichen 3-Tesla-Gerät gescannt und die Aufnahmen des Herzens verglichen. Zusätzlich sind gesunde Vergleichspersonen mithilfe der neuen Geräte-Generation untersucht worden.

Nach Auswertung aller Daten kommen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass eine Untersuchung am 7-Tesla-MRT bei Patienten mit Hypertropher Kardiomyopathie sinnvoll sein kann.

„Bei sieben von dreizehn Patienten konnten wir kleinste Vertiefungen im Muskelgewebe der linken Herzkammer gut sichtbar nachweisen“, sagt Dr. Marcel Prothmann, Erstautor der Studie.

„Das räumlich hochauflösende Verfahren ist ein Qualitätssprung in der Bildgebung. Es ermöglicht eine detaillierte Visualisierung struktureller Veränderungen innerhalb von Abschnitten ausgedehnter Herzmuskelverdickung“, so der Mediziner.

Die präzisen Abbildungen können dazu beitragen, genauere Aussagen über die Ursachen einer Herzinsuffizienz oder anderer Erkrankungen des Herzens zu treffen.


*Prothmann M, von Knobelsdorff-Brenkenhoff F, Töpper A, Dieringer MA, Shahid E, Graessl A, et al. (2016) High Spatial Resolution Cardiovascular Magnetic Resonance at 7.0 Tesla in Patients with Hypertrophic Cardiomyopathy – First Experiences: Lesson Learned from 7.0 Tesla. PLoS ONE 11(2): e0148066. doi:10.1371/journal.pone.0148066

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