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Kardiologe Prof. Dr. Christoph Maack: TOP-Hinweis: Calcium - MCU - ATP - HZV- Digitalis (Arrhythmien und Herzinsuffizienz und Herzrhythmusstörungen)

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Schwachstelle für Herzproblem entdeckt

Wissenschaftler aus dem Deutschen Zentrum für Herzinsuffizienz Würzburg (DZHI) machen fehlenden Calciumkanal in den Mitochondrien als Auslöser für Arrhythmien und Herzinsuffizienz beim seltenen Barth-Syndrom aus. 

• Da Calcium der wichtigste Botenstoff für die Anpassung der Energieproduktion an einen erhöhten Bedarf ist, erklärt dieser Defekt die Unfähigkeit der Barth-Herzen, bei körperlicher Aktivität die Pumpleistung zu steigern, aber auch das Auftreten von Herzrhythmusstörungen. 

Diese im AHA-Journal veröffentlichten Erkenntnisse sind nicht nur ein Lichtblick in der Behandlung des Barth-Syndroms, sondern ggf. auch der weiter verbreiteten Herzinsuffizienz mit erhaltener Pumpfunktion (HFpEF).  

Edoardo Bertero (links) und Michael Kohlhaas an der Single-Cell-Force-Anlage im Deutschen Zentrum für Herzinsuffizienz Würzburg (DZHI). Gregor Schläger DZHI 

Unser Herz pumpt in der Regel pro Minute vier bis fünf Liter Blut in unseren Körper, bei hoher Belastung sogar bis zu 30 Liter pro Minute, sofern es gesund ist. 

• Bei Jungen, die am Barth-Syndrom leiden, schlägt das Herz bei Anstrengung zwar schneller, der Auswurf kann aber nicht entsprechend gesteigert werden. 

• Die Folge dieser verminderten Herzfunktions-Reserve bei Belastung ist Luftnot. 

• Hinzu kommen Herzrhythmusstörungen, die auch zum plötzlichen Tod führen können. 

Doch Patienten mit dem Barth-Syndrom dürfen möglicherweise bald aufatmen.

Weniger Calcium = weniger Energie in Herzmuskelzellen

Der Kardiologe Christoph Maack und der Biologe Jan Dudek forschen bereits seit vielen Jahren an den Krankheitsmechanismen des Barth-Syndroms. 

• Das Barth-Syndrom geht auf einen Defekt des Tafazzin-Gens zurück, und Tafazzin produziert Cardiolipin, einen wesentlichen Bestandteil der Mitochondrienmembran. 

Die Forscher fanden heraus, dass die durch den Defekt des Tafazzin-Gens beeinträchtige Energiegewinnung der Herzmuskelzellen mit dem Calciumhaushalt zusammenhängen. 

• Durch die verminderte Calciumaufnahme in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Herzmuskelzelle, wird die Aktivierung des Citratzyklus gestört. 
• Im Citratzyklus werden mithilfe des energieliefernden Coenzym NADH Elektronen für die Produktion des energiereichen Moleküls Adenosintriphosphat (ATP), und über NADPH Elektronen für die Entgiftung von Sauerstoffradikalen hergestellt.

Durch fehlenden Calciumkanal leeren sich die Speicher

Die Forscher aus dem DZHI-Department Translationale Forschung, allen voran Edoardo Bertero, Alexander Nickel und Michael Kohlhaas, haben nun den Mechanismus erkannt, warum sich das Herz-Zeit-Volumen nicht steigern lässt, und warum vermehrt Arrhythmien auftreten.

Früher ging man davon aus, dass das Fehlen von Cardiolipin vor allem der Atmungskette Probleme bereitet und Sauerstoffradikale die Zellen schädigen. 

Das Cardiolipin ist auch bei vielen anderen Herzkrankheiten durch oxidativen Stress geschädigt. 

Ein Mangel an diesem Phospholipid stört die Atmungskette, wodurch weniger Energie produziert wird.  

"Obwohl wir in unseren Studien auch eine moderate Störung der Atmungskette feststellen konnten, haben wir keine übermäßigen Mengen an Radikalen gemessen", erklärt Edoardo Bertero, der Erstautor der Studie. "Stattdessen haben wir beobachtet, dass der Kanal, der für den Calciumimport in die Mitochondrien verantwortlich ist, der so genannte mitochondriale Calcium-Uniporter, kurz MCU, in Mäusen mit Tafazzin-Knockdown fast vollständig verschwunden war. Dies ist wichtig für Patienten mit Barth-Syndrom, weil es erklärt, warum ihre Herzen nicht in der Lage sind, ihre Auswurfleistung bei körperlicher Anstrengung zu erhöhen; aber auch für die allgemeine Herzphysiologie, weil es eine bisher nicht gewürdigte Funktion von Cardiolipin aufdeckt, nämlich die Stabilisierung des MCU-Protein-Komplexes.“

Entdeckung führt zu besserem Verständnis des Barth-Syndroms

Maack fügt hinzu: „Die Gen- und Proteinstruktur des mitochondrialen Calciumkanals ist erst seit zehn Jahren bekannt.  

Das Barth-Syndrom ist die erste uns bekannte Erkrankung, bei der ein relevanter Defekt des MCU in Herzzellen deren Funktion nachhaltig beeinträchtigt.“

Mit dieser Entdeckung liefern die Forscher des DZHI einen wichtigen Therapieansatz, möglicherweise nicht nur bei der Behandlung des Barth-Syndroms, sondern auch bei anderen Herzerkrankungen mit erhaltener Pumpfunktion, und im speziellen bei anderen genetischen Kardiomyopathien. 

 „Hilfreich könnte vielleicht die Gabe von SGLT2-Hemmern sein. 

Sie reduzieren das Natrium in der Zelle, dadurch wird weniger Calcium aus den Mitochondrien herausgeholt, die Energiespeicher bleiben länger voll, sodass das Herz bei erhöhter Belastung besser mithalten kann“, spekuliert Maack. 

Dies müsse aber erst noch untersucht werden. 

• Weniger empfehlenswert seien Wirkstoffe, die die Pumpkraft des Herzens steigern, indem sie das Natrium erhöhen, wie zum Beispiel das seit Jahrzehnten verwandte Digitalis.

In der Vergangenheit wurden Jungen mit Barth-Syndrom oft nicht älter als drei Jahre. 

Sie starben an Herzversagen oder Infektionen. 

Aber mit einer verbesserten Diagnose und einer angemessenen medizinischen Behandlung und Überwachung aller Symptome ist die Überlebensrate und die Zukunft dieser Menschen viel besser. 

„Genau das motiviert mich und spornt mich an. 

Die Krankheit ist zwar selten. 

Bekannt sind etwa 500 Fälle weltweit. 

Wir gehen jedoch von einer hohen Dunkelziffer aus. Und was zählt ist das Schicksal jedes einzelnen Jungen“, betont Maack.

Die Arbeiten entstanden in enger Zusammenarbeit mit zahlreichen anderen Gruppen in Homburg/Saar, Göttingen und Würzburg. Gefördert wurden die Forschungsarbeiten durch die Margret Elisabeth Strauß-Projektförderung der Deutschen Herzstiftung, die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), den European Research Council (ERC) sowie die US-amerikanische Barth Syndrome Foundation.

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Originalpublikation:

https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.121.053755

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Weitere Informationen für international Medizin am Abend Berlin Beteiligte

https://www.barthsyndrome.org - Informationen zur Erkrankung

https://www.ukw.de/behandlungszentren/dzhi/startseite/ - 

Informationen zum Deutschen Zentrum für Herzinsuffizienz

Univ.-Prof. Dr. Christopher Gerner: Fingerschweiß für die Messung individueller metabolomischer Profile und Stoffwechselprozesse

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Fingerschweiß zeigt individuelles Stoffwechsel-Profil des Menschen

Nicht-invasive Methode eröffnet neue Möglichkeiten für personalisierte Diagnostik und Therapie

Die Analyse von Blut, Plasma oder Urin eines Menschen dient dazu, seinen oder ihren Stoffwechsel sowie körpereigene Schadstoffbelastungen zu bestimmen. 

In "Nature Communications" stellt nun ein Team um Christopher Gerner von der Fakultät für Chemie der Universität Wien eine Methode vor, die Fingerschweiß für die Messung individueller metabolomischer Profile und Stoffwechselprozesse nutzt. 

• Beispielhaft werden über die Analyse von Fingerschweiß die Aufnahme und Verstoffwechslung von Koffein sowie dessen Entzündungs-hemmende Effekte beschrieben. 

In einer weiteren Studie konnten die Autor*innen bereits zeigen, dass sich aus Fingerschweiß auch Inhaltsstoffe aus Nahrung, Medikamenten, bis hin zu Umweltschadstoffen und deren Verstoffwechslung bestimmen lassen. 

Individuelles Stoffwechsel-Profil in Fingerschweiß ablesbar © pixabay

Lebensmittel, die wir zu uns nehmen, werden im Magen-Darm-Trakt verdaut. 

Die Moleküle, ob stabil oder enzymatisch ab- und umgebaut, wandern ins Blut und verteilen sich im ganzen Körper. 

Erstaunlicherweise findet man sehr vieles von dem, was an kleinen Molekülen im Blut transportiert wird, auch im Schweiß. 

"Im Fingerschweiß kann man Biomoleküle wie Metabolite sehr präzise messen, präziser als etwa im Speichel", sagt Christopher Gerner, analytischer Chemiker der Universität Wien und Leiter der Joint Metabolome Facility der Universität Wien und Medizinischen Universität Wien.

"Der wichtigste Vorteil gegenüber Blut- oder Urinanalysen besteht in der sehr einfachen Risiko- und schmerzlosen Probengewinnungsmöglichkeit.

So können wir metabolische Zeitreihenanalysen durchführen, die so bisher noch nicht möglich waren", so der Chemiker.

Die Gewinnung der Schweißproben erfolgt durch ein spezielles Filterpapier, das für nur eine Minute zwischen Daumen und Zeigefinger gehalten wird.  

Die im Schweiß enthaltenen Moleküle werden dann extrahiert und mittels massenspektrometrischer Analysen innerhalb von wenigen Minuten prozessiert.

Stoffwechselprozesse sind sichtbar
In der aktuellen Studie verabreichten die Forscher*innen ihren Testpersonen Kaffee oder Koffein-Kapseln. 

Die entsprechenden Zeitreihenanalysen zeigten unterschiedliche kinetische Verläufe der Koffein-Metaboliten und erlaubten eine bioinformatische Netzwerkmodellierung. 

Daraus konnte das Team schließlich individuelle Profile in Bezug auf Koffeinaufnahme und -Verstoffwechselung erstellen und sogar auf die Aktivität von Leberenzymen schließen.

Der Stoffwechsel ist ein höchst dynamischer Prozess. 

Daher, so die Studienautor*innen, sind Zeitreihenanalysen, wie sie nun erstmals über die Fingerschweißmethode unkompliziert am Menschen ermöglicht wurden, sehr wichtig. Aus der Methode könnten sich verschiedene Anwendungen für die medizinische Praxis patentieren lassen, die z.B. zur leichteren Erkennung von bestimmten Erkrankungen oder zur Unterstützung von klinischen Studien beitragen. Verschiedene Ansätze werden bereits in Zusammenarbeit mit der Medizinischen Universität Wien im AKH erprobt.

Individuelle Signaturen
In einer begleitenden Studie hatte das Team der Joint Metablome Facility bereits weitere Beispiele dafür gezeigt, welche Daten aus Fingerschweiß ablesbar sind: "Man kann damit unmittelbar verfolgen, was jemand gegessen hat", so Studienautorin Julia Brunmair: "Es ist zum Teil auch verblüffend: Nach dem Konsum von Erdbeeren war etwa ein nicht mehr zugelassenes Insektizid nachweisbar. Nach konsumierten Orangen konnten wir – im Fall von Bio-Orangen – gesunde Flavonoide und – im Fall von nicht-biologischem Anbau – zudem entsprechende Pestizide nachweisen."

Auch Nikotinkonsum und Metabolismus konnten die Forscher*innen über gemessenes Nikotin und Anatabin im Fingerschweiß von Testpersonen unmittelbar nachweisen. Es ist nicht nur messbar, wie stark ein Mensch Fremdstoffen ausgesetzt ist, sondern auch, wie sein oder ihr Organismus darauf reagiert. Die Forscher*innen nehmen an, dass im Fingerschweiß tausende Metabolite greifbar sind, wobei von ihnen bisher rund 250 identifiziert und mit Standards verifiziert wurden. "Hier werden in absehbarer Zeit noch sehr viele hinzukommen", so Brunmair.

Wegweisend für personalisierte Medizin?
"Das Verfahren hat sich als hoch empfindlich erwiesen und zeigt neue Möglichkeiten auf, individuelle Stoffwechselprozesse sichtbar zu machen, um personalisierte Diagnostik und Therapie zu begleiten", sagt Christopher Gerner. Es könnte etwa Mediziner*innen helfen zu beurteilen, ob Medikamente von Patient*innen so wie vorgeschrieben eingenommen wurden und auch ob die erwarteten Konzentrationswerte im Körper tatsächlich erreicht werden. 

Eine solche Compliance-Kontrolle könnte speziell für klinische Studien relevant sein, zu deren Durchführung die Joint Metabolome Facility nun durch Fingerschweiß-Analysen beitragen kann. 

Die vertiefte Anwendung "Artificial Intelligence"-basierter bioinformatischer Verfahren wird wahrscheinlich noch sehr viel mehr molekulare Details über Teilnehmer*innen solcher Studien zutage fördern und verweist auch auf das Zukunftspotenzial dieser multidisziplinären Forschungsbestrebungen.

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Originalpublikation:

Publikation in Nature Communications
Finger Sweat Analysis Enables Short Interval Metabolic Biomonitoring in Humans: Julia Brunmair, Laura Niederstaetter, Benjamin Neuditschko, Andrea Bileck, Astrid Slany, Lukas Janker, Max Lennart Feuerstein, Clemens Langbauer, Mathias Gotsmy, Jürgen Zanghellini, Samuel M. Meier-Menches, Christopher Gerner (2021)
DOI: 10.1038/s41467-021-26245-4

Giulia Treccani, PhD,: Pathophysiologie von frühkindlichem Stress (Gliazellen und Nervenzellen-Neuronen) = Nervensystem

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Frühkindlicher Stress hinterlässt lebenslange Spuren im Gehirn

Forschende der Universitätsmedizin Mainz entdecken bisher unbekannten neurobiologischen Mechanismus - Belastende Erfahrungen in der frühen Kindheit, wie beispielsweise eine gestörte Eltern-Kind-Bindung, gelten als Hauptrisikofaktoren für die Entwicklung von psychischen Erkrankungen im Erwachsenenalter. 

Die zugrundeliegenden neurobiologischen Mechanismen sind jedoch bisher nicht hinreichend geklärt. 

Ein interdisziplinäres Team von Wissenschaftler:innen der Universitätsmedizin Mainz hat in einem Mausmodell gezeigt, dass frühkindliche Stresserfahrungen die Funktion von bestimmten Gehirnzellen, den sogenannten ‚NG2+‘-Gliazellen, langanhaltend beeinträchtigen können.

• Diese neue Erkenntnis ist Grundlage für die Entwicklung neuer Therapieansätze bei stressbedingten psychischen Störungen wie der Depression. 

Die Forschungsergebnisse werden in der Novemberausgabe der Fachzeitschrift „Neurobiology of Stress“ unter dem Titel „Early life adversity targets the transcriptional signature of hippocampal NG2+ glia and affects voltage gated sodium (Nav) channels properties“ veröffentlicht.

„Unsere Studienergebnisse ermöglichen neue Einblicke in die Pathophysiologie von frühkindlichem Stress und zeigen, dass die Kommunikation zwischen ‚NG2+‘-Zellen und Neuronen bei stressbedingten Störungen von großer Bedeutung ist. 

Wir haben damit einen bisher unbekannten Mechanismus entdeckt, der Stress-assoziierten psychischen Erkrankungen wie der Depression zugrunde liegt. 

Insbesondere die Idee, dass wir durch die Modulation spannungsgesteuerter Natriumkanäle die Netzwerkaktivität wieder ins Gleichgewicht bringen und somit die regelrechte Funktion des Gehirns wiederherstellen können, birgt ein großes Potential für die Entwicklung neuartiger therapeutischer Ansätze in der Zukunft“, betont PhD Giulia Treccani, Arbeitsgruppenleiterin am Institut für Mikroskopische Anatomie und Neurobiologie (IMAN) der Universitätsmedizin Mainz und Erstautorin der Studie.

• Das menschliche Gehirn besteht etwa zur Hälfte aus Gliazellen. 

• Dabei handelt es sich um Zellen im Nervengewebe, die zusammen mit den Nervenzellen (Neurone) das Nervensystem bilden. 

Die bisherige neurobiologische Forschung zu den Ursachen und Therapien von psychischen Erkrankungen konzentriert sich vor allem auf die Neurone.

„Es wurde lange übersehen, dass die Gliazellen nicht nur das neuronale Netzwerk stützen, sondern auch Signale senden und mit den Neuronen kommunizieren. 

Das Hauptziel unserer Untersuchungen war es daher, nun erstmals die molekularen und funktionellen Auswirkungen von frühkindlichem Stress auf eine bestimmte Gliazellpopulation, die Oligodendrozyten-Vorläuferzellen, auch bekannt als ‚NG2+‘-Zellen, zu charakterisieren“, erklärt Treccani. 

„Wir wollten verstehen, inwieweit Stress in der frühen Kindheit die ‚NG2+‘-Zellen und ihre Funktion beeinflusst und wie diese Veränderungen zu langanhaltenden negativen gesundheitlichen Folgen im späteren Leben führen können.“

Das Forscherteam hat in einem Mausmodell gezeigt, dass frühkindlicher Stress das Transkriptom von ‚NG2+‘-Zellen im Hippocampus, einer speziellen Gehirnregion, beeinflusst. 

Das Transkriptom spiegelt den aktuellen Zustand aller aktiven Gene innerhalb der Zelle wider. 

• Die Transkriptionseffekte korrelierten dabei stark mit der Konzentration des Stresshormons Corticosteron. 

Als mögliche Ursache für die Entwicklung von stressbedingten psychischen Störungen identifizierten die Wissenschaftler:innen im Rahmen ihrer Untersuchungen das durch den frühkindlichen Stress induzierte Kandidatengen Scn7a (Sodium channel protein type 7 subunit alpha).

Das Gen Scn7a kodiert für eine Untereinheit von spannungsaktivierten Natriumkanälen, die von ‚NG2+‘-Zellen während ihrer gesamten Lebensdauer häufig gebildet (exprimiert) wird. Die Kanäle sind von grundlegender Bedeutung für die Übertragung von neuronalem Input auf ‚NG2+‘-Zellen und daher für die Kommunikation zwischen Neuronen und ‚NG2+‘-Zellen relevant. 

Bei den gestressten Tieren erhöhte sich die Stromdichte der spannungsaktivierten Natriumkanäle in den ‚NG2+‘-Zellen des Hippocampus. 

Das bestätigt die funktionelle Bedeutung des Kandidatengens Scn7a. Darüber hinaus blieb Scn7a bis zum Erwachsenenalter in gestressten Tieren hochreguliert. Die Tiere zeigten zudem eine beeinträchtigte kognitive Leistung.

Allerdings waren nicht alle Tiere in gleichem Maße von den Auswirkungen durch die frühkindliche Stresserfahrung betroffen. „Diese Erkenntnis spiegelt die Situation in der menschlichen Bevölkerung sehr gut wider“, erläutert Treccani.

Die Wissenschaftler:innen verfolgten bei ihrer Studie einen interdisziplinären methodischen Ansatz. Dieser umfasste unter anderem elektrophysiologische Analysen sowie gezielte Transkriptomanalysen in Kombination mit Verhaltensphänotypisierungen. Neben der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie und dem Institut für Mikroskopische Anatomie und Neurobiologie (IMAN) waren weitere Mainzer Forschungseinrichtungen sowie internationale Partner an der Studie beteiligt.

Originalpublikation:
Treccani G, Yigit H, Lingner T, Schleußner V, Mey F, van der Kooij MA, Wennström M, Herzog DP, Linke M, Fricke M, Schmeisser MJ, Wegener G, Mittmann T, Trotter J, Müller MB. Early life adversity targets the transcriptional signature of hippocampal NG2+ glia and affects voltage gated sodium (Nav) channels properties. Neurobiol Stress. Volume 15, Nov 2021, Article 100338.
DOI: 10.1016/j.ynstr.2021.100338


Über die Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Die Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz ist die einzige medizinische Einrichtung der Supramaximalversorgung in Rheinland-Pfalz und ein international anerkannter Wissenschaftsstandort. Sie umfasst mehr als 60 Kliniken, Institute und Abteilungen, die fächerübergreifend zusammenarbeiten und jährlich mehr als 300.000 Menschen stationär und ambulant versorgen. Hochspezialisierte Patientenversorgung, Forschung und Lehre bilden in der Universitätsmedizin Mainz eine untrennbare Einheit. Rund 3.300 Studierende der Medizin und Zahnmedizin sowie mehr als 600 Fachkräfte in den verschiedensten Gesundheitsfachberufen, kaufmännischen und technischen Berufen werden hier ausgebildet. Mit rund 8.600 Mitarbeitenden ist die Universitätsmedizin Mainz zudem einer der größten Arbeitgeber der Region und ein wichtiger Wachstums- und Innovationsmotor. Weitere Informationen im Internet unter https://www.unimedizin-mainz.de.

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Giulia Treccani, PhD, Institut für Mikroskopische Anatomie und Neurobiologie (IMAN), Universitätsmedizin Mainz, Telefon: 06131 39-21345, E-Mail: gtreccan@uni-mainz.de

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Originalpublikation:

Treccani G, Yigit H, Lingner T, Schleußner V, Mey F, van der Kooij MA, Wennström M, Herzog DP, Linke M, Fricke M, Schmeisser MJ, Wegener G, Mittmann T, Trotter J, Müller MB. Early life adversity targets the transcriptional signature of hippocampal NG2+ glia and affects voltage gated sodium (Nav) channels properties. Neurobiol Stress. Volume 15, Nov 2021, Article 100338.
https://doi.org/10.1016/j.ynstr.2021.100338

 

Schichtunfähigkeit der Mitarbeiter

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Neue Leitlinie zu gesundheitlichen Aspekten von Nacht- und Schichtarbeit

• Es ist wissenschaftlich belegt, dass Nacht- und Wechselschichten zu einer Störung unseres Tagesrhythmus und zu einem Schlafdefizit und Schlafstörungen führen können. 

• Mögliche Folgen sind Müdigkeit, verminderte physische und kognitive Leistungsfähigkeit und auch kardiovaskuläre Erkrankungen sowie Stoffwechsel- und Krebserkrankungen. 

Auch neurologische und psychische Erkrankungen wie die Depression werden als gesundheitliche Folgen diskutiert.

Insbesondere in der Industrie, im öffentlichen Dienst (z.B. Polizei, Feuerwehr) und im Gesundheitswesen sind Schichtdienstsysteme notwendig. 

Hinzu kommen vermehrt ausgedehnte Öffnungs- und Betriebszeiten z.B. im Dienstleistungsgewerbe. 

Eine Tätigkeit in Schichtarbeit geht mit einer großen Belastung für die Beschäftigten einher. 

Haben Schichtarbeiter*innen ein verändertes Risiko für Erkrankungen in diesen Bereichen im Vergleich zu Beschäftigten, die nicht in Schichtarbeit tätig sind? Und kann z.B. durch eine Reduktion von Nachtarbeit bzw. eines bestimmten Schichtsystems Gesundheitsprävention betrieben werden? Kann sich überdies die Prognose von Beschäftigten mit einem ungünstigen Risikoprofil für eine bestimmte Erkrankung z.B. durch die Reduktion von Nachtarbeit verringern lassen? Bzw. können Beschäftigte mit einer Vorerkrankung z.B. durch den Wechsel in ein anders Schichtsystem eine günstigere Prognose haben? Eine neu erstellte Leitlinie zu Nacht- und Schichtarbeit stellt erstmals die bestehende Evidenz zu gesundheitlichen Auswirkungen von Nacht- und Schichtarbeit zusammen und gibt Empfehlungen für die Praxis und zur Schichtplangestaltung. Zudem wird der weitere Forschungsbedarf zur Nacht- und Schichtarbeit verdeutlicht. Auf der 29. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Schlafforschung und Schlafmedizin (DGSM) wird die Leitlinie in einem eigenen Symposium vorgestellt.

• Die Empfehlungen der Leitlinie sollen dabei unterstützen, wenn z.B. bei einer bestehenden, chronischen Erkrankung entschieden werden soll, ob eine Tätigkeit an einem Arbeitsplatz in Schichtarbeit fortgesetzt werden kann bzw. welche anderen Optionen in solchen Situationen von Betroffenen, Arbeitsmedizinerinnen und Betriebsmedizinern herangezogen und abgewogen werden können. 

So werden u.a. zur Vermeidung von Schlafstörungen (Primärprävention) im Rahmen des betrieblichen Gesundheitsmanagements Unternehmen Schulungen für Schichtmitarbeiter im Umgang mit den besonderen Herausforderungen der Schichtarbeit an den Schlaf empfohlen. 

Im Rahmen der Tertiärprävention sollen Mitarbeitern mit Schlafstörungen evidenzbasierte, selbstwirksame Techniken der Kognitiven Verhaltenstherapie für Ein- und Durchschlafstörungen vermittelt werden. 

• Bei moderaten und schweren Insomnien mit Tagesbeeinträchtigungen sollen bis zur Remission Tagschicht oder geeignete kontinuierliche Schichten, wie z.B. Spätschicht durchgeführt werden. 

• Altersbedingte Schlafstörungen bei Schichtarbeit können eine dauerhafte Aufgabe von Nachtschichtarbeit oder Schichtarbeit insgesamt erfordern.

• Weiterhin wird Mitarbeitern mit schweren schlafbezogenen Atmungsstörungen, wie z.B. der Obstruktiven Schlaf-Apnoe und begleitenden schweren Stoffwechsel- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen die Aufgabe der Schichtarbeit nahegelegt. 

Personen mit schwerem oder schwer behandelbaren Restless-Legs-Syndrom soll aus medizinischer Sicht die Möglichkeit eingeräumt werden, in Tagschichten oder geeignete kontinuierliche Schichten zu wechseln. 

• Bei seltenen Erkrankungen, wie z.B. der Narkolepsie, deuten die wissenschaftlichen Daten auf eine komplette Schichtunfähigkeit der Mitarbeiter hin.

Hintergrund: 

Die neu erstellte Leitlinie zu Nacht- und Schichtarbeit ist eine Leitlinie der Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftlichen Medizinischen Fachgesellschaften e.V. (AWMF). 

Die Langfassung ist auf der Website der AWMF abrufbar: https://www.awmf.org/leitlinien/detail/ll/002-030.html. 

Die Leitlinie wurde unter Federführung der Deutschen Gesellschaft für Arbeitsmedizin und Umweltmedizin e.V. (DGAUM) unter Beteiligung weiterer wissenschaftlich-medizinischer Fachgesellschaften einschließlich der DGSM erstellt. 

Die Leitlinie richtet sich neben Medizinern relevanter Fachgebiete an die mit der Thematik beschäftigten Vertreterinnen und Vertreter im Gesundheits- und Sozialwesen (z.B. Krankenkassen, Kostenträger, Firmen), die Sozialpartner (Arbeitgeber und Arbeitnehmer) und deren Vertretungen, alle Experten im Arbeits- und Gesundheitsschutz und natürlich die Beschäftigten in Nacht- und Schichtarbeit selbst.

Umfassende Informationen zur neuen Leitlinie Nacht- und Schichtarbeit werden im dazugehörigen Symposium der virtuellen DGSM-Jahrestagung diskutiert. 

Sie finden das Programm unter www.dgsm-kongress.de und können sich dort akkreditieren. 

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http://www.awmf.org/leitlinien/detail/ll/002-030.html

 
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Priv.-Doz. Dr. med. Stefanie Corradini: Nicht operablen Herztumoren - Herzmetastasen - malignen Herzsarkomen

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Strahlentherapie - Erstmals können nicht operable Herztumore behandelt werden

Der neue MR Linac am LMU Klinikum bietet gleich mehrere Vorteile bei der Bestrahlung von Tumoren in beweglichen Organen: 

• Genauer, größere Dosen, bessere Schonung des gesunden Gewebes. 
• Sogar Patientinnen und Patienten mit nicht operablen Herztumoren können so erstmals behandelt werden. 

„Mit dem MR Linac“, sagt Prof. Dr. Claus Belka, Direktor der Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie und Radioonkologie am LMU Klinikum, „können wir live verfolgen, ob und wie sich der Tumor und das umgebende gesunde Gewebe durch die Therapie verändern. 

Das eröffnet eine neue Dimension der Präzision bei der Bestrahlung.“

Viele Organe bewegen sich ständig. 

Das Herz oder die Lungen zum Beispiel. 

Oder deren direkte Nachbarn wie die Bauchspeicheldrüse und die Leber. 

Zwar ist die Bestrahlung von Krebsherden in diesen Organen auch bislang auf hohem Niveau machbar.

• Doch aufgrund der Bewegungen treffen die zelltötenden Strahlen auch gesundes Gewebe, das an die Tumoren grenzt. Entsprechend muss die Dosis der Bestrahlung limitiert werden, was wiederum den Erfolg der Therapie schmälert.

Mit dem MR Linac ist dieses Problem weitgehend Vergangenheit. 

Diese mächtige Maschine ist seit gut anderthalb Jahren am LMU Klinikum in Großhadern in Betrieb. 

Sie vereint zwei Geräte, die bislang strikt getrennt waren und allein für sich schon technologische Hochleistung bedeuten: 

ein “Linearbeschleuniger”, der die eigentliche Strahlung für die Strahlentherapie von Tumorpatienten erzeugt. 

Und ein Magnet-Resonanz-Tomograf, der strahlungsfrei während der Behandlung immer wieder Schichtbilder vom Tumor schießt.

„So können wir live und direkt verfolgen, ob und wie sich ein Tumor und das umgebende gesunde Gewebe durch die Therapie verändern“, sagt Privat-Dozentin Dr. Stefanie Corradini, leitende Oberärztin an der Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie und Radioonkologie. „Damit können wir die gesamte Therapie sehr präzise gestalten und an die sich ändernden Verhältnisse im Krebsgewebe anpassen.“ Und zwar Tag für Tag. 

• Denn die jeweils nächste Sitzung der Therapie wird immer neu von einem mehrköpfigen Team aus Ärztinnen und Ärzten, Medizinisch-Technischen Angestellten und Physikerinnen und Physikern für die aktuellen Verhältnisse im Gewebe berechnet.

„Für die Patientinnen und Patienten bringt das nur Vorteile“, erklärt Claus Belka, „weil wir das gesunde Gewebe exzellent schonen, können wir höhere Strahlendosen mit besserer Wirkung einsetzen.“ Seit Januar 2020 wurden in Großhadern bereits etwa 300 Patienten mit Tumoren in beweglichen Organen in rund 1.800 Einzelbestrahlungen behandelt.

Internationale SHARP-Studie startet:

Dabei ermöglicht das High-Tech-Verfahren sogar die Behandlung von bösartigen Herztumoren. 

Diese Tumore sind zwar extrem selten. 

Da sie nicht operiert werden können, haben die Patienten bisher keine Therapieoption und geringe Überlebenschancen. 

„Wir können die Betroffenen mit hohen Dosen bestrahlen und ihre Tumoren in Schach halten“, sagt Stefanie Corradini. 

Das heißt: 

Die Krebsherde wachsen nicht weiter oder sie schrumpfen sogar. 

Auch Herzmetastasen lassen sich mit dem MR Linac behandeln. Inwieweit das Verfahren das Überleben der Patientinnen und Patienten langfristig verlängert, wollen die Experten des LMU Klinikums jetzt gemeinsam mit drei weiteren Krankenhäusern in einer großen internationalen Studie ermitteln. (SHARP trial - Stereotactic Heart Ablative RadiotheraPy - Prospektive Beobachtungsstudie zur MR-gesteuerten stereotaktischen ablativen Strahlentherapie von inoperablen primären oder rezidivierenden malignen Herzsarkomen oder Herzmetastasen).

„Wir hatten die Technologie von Anfang an sehr gut im Griff“, sagt Stefanie Corradini, „und wissen ganz genau, was wir tun.“ 

So ist das Team des LMU Klinikums an zahlreichen Studien beteiligt, in denen die Einsatzmöglichkeiten des MR Linac erforscht werden (Tumoren in Lunge, Leber, Prostata, und der Bauchspeicheldrüse). 

Und es hat federführend die europäischen Leitlinien gestaltet, beispielsweise für die Inbetriebnahme und praktische Einführung der MR-gesteuerten Bestrahlung mittels MR Linac in der Klinik.

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Priv.-Doz. Dr. med. Stefanie Corradini
Leitende Oberärztin, Bereichsleitung Brachytherapie und MR-Linac
Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie und Radioonkologie
LMU Klinikum München
Tel: +49 89 4400-73737
E-Mail: stefanie.corradini@med.uni-muenchen.de

Philipp Kressirer Klinikum der Universität München

Pettenkoferstraße 8a
80336 München
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Dr. Martin Bahls: Verdickten Herzmuskel (kardiale Hypertrophie): Herzschwäche, Herzinfarkt, Herzrhythmusströrungen: Darum auch zum Neurologen - Facharzt

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Ein verdickter Herzmuskel erhöht das Risiko für den Abbau von Gehirnstrukturen

• Menschen mit einem verdickten Herzmuskel (kardiale Hypertrophie) haben eine dünnere Großhirnrinde und Schädigungen der weißen Substanz. 

Dieser Zusammenhang zwischen Herz und Gehirn zeigt sich bereits, bevor das Herz schwer erkrankt, erkannten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Herz-Kreislauf Forschung (DZHK) an der Universitätsmedizin Greifswald.

Ein Herz wird nicht von einem Tag auf den anderen krankhaft geschädigt: 

• Wird das Herz über einen längeren Zeitraum, zum Beispiel durch Bluthochdruck, überanstrengt, verdickt sich der Herzmuskel zunehmend. 

• Letztlich kann ein stark vergrößerter Herzmuskel, eine sogenannte kardiale Hypertrophie, zu einer Herzschwäche, einem Herzinfarkt oder Herzrhythmusstörungen führen.

„Uns hat erstaunt, wie stark und konstant ein verdickter Herzmuskel mit Schäden in der weißen Substanz beziehungsweise dem Gewebeverlust in der Großhirnrinde assoziiert ist“, sagt Dr. Martin Bahls, Universitätsmedizin Greifswald. 

• Dabei beobachteten die Wissenschaftler, dass sich die krankhaften Veränderungen in Herz und Gehirn gemeinsam entwickeln. 

• „Der Zusammenhang zwischen Bluthochdruck und kognitiven Einschränkungen ist schon lange bekannt und gilt als gesichert“, so Erstautor Stefan Frenzel. 

• „Bisherige Studien deuten darauf hin, dass eine kardiale Hypertrophie ein wichtiger Risikofaktor für den Abbau kognitiver Fähigkeiten ist. 

Wir haben nun geprüft, ob sie auch mit einer veränderten Hirnstruktur zusammenhängt.“

Studienteilnehmer aus der Allgemeinbevölkerung

Gemeinsam mit Kollegen des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) untersuchten die Forscher für ihre Arbeit keine Patienten, sondern Menschen aus der Allgemeinbevölkerung. Die Daten wurden im Rahmen der Study of Health in Pomerania (SHIP) erhoben. Die Studie untersuchte Personen aus Vorpommern regelmäßig ganzheitlich, mit Blick auf typische Erkrankungsbilder. Die Autoren werteten die Daten von 1.602 Studienteilnehmerinnen und -teilnehmern im Alter zwischen 21 und 82 Jahren aus. Voraussetzung war, dass sie weder einen vorherigen Herzinfarkt noch eine eingeschränkte Pumpfunktion hatten. Von diesen Personen analysierten sie die Daten von Ultraschalluntersuchungen des Herzens und MRT-Aufnahmen des Gehirns.

Die Großhirnrinde im Fokus

Von jedem Studienteilnehmer wurde ein 3D-Modell der Großhirnrinde mit Computeralgorithmen erstellt. Auf Grundlage dieser Modelle bestimmten die Wissenschaftler, wie dick die Großhirnrinden sind und brachten dies anschließend mit den Herzparametern aus den Ultraschalluntersuchungen in Beziehung. 

• Studienteilnehmer mit kardialer Hypertrophie wiesen tendenziell eine dünnere Großhirnrinde auf. 

Diese Beziehung war unabhängig von Erkrankungen wie Bluthochdruck oder Diabetes. 

• Darüber hinaus zeigte dann auch die weiße Substanz mehr Läsionen.

CAVE: Den Verlauf beobachten, um zukünftig vorzubeugen

Die Teilnehmer der SHIP-Studie werden alle fünf Jahre wieder eingeladen, befragt und untersucht. 

Die Untersuchungen zur zweiten Untersuchungswelle wurden kürzlich abgeschlossen und liegen nun zur Auswertung bereit. 

Die Autoren schauen sich diese Daten jetzt genauer an. 

Dabei fokussieren sie sich auf Veränderungen der Großhirnrinde zwischen den beiden Erhebungszeitpunkten und setzen diese in Beziehung zur kardialen Hypertrophie: 

„Durch solche Verlaufsuntersuchungen können wir viel darüber lernen, welche Veränderungen mit zunehmendem Alter normal sind und welche nicht“, so Bahls.

 „Langfristig lassen sich aus solchen Forschungsergebnissen präventive Maßnahmen entwickeln, mit denen sich das Risiko für eine Demenzerkrankung oder eine Herzinsuffizienz vermindern lassen kann.“

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Dr. Martin Bahls, Klinik und Poliklinik für Innere Medizin B, Universitätsmedizin Greifswald,
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Originalpublikation:

Cardiac Hypertrophy Is Associated with Advanced Brain Aging in the General Population. Frenzel S, Wittfeld K, Bülow R, Völzke H, Friedrich N, Habes M, Felix SB, Dörr M, Grabe HJ, Bahls M.J Am Heart Assoc. 2021 Sep 7;10(17): e020994.
DOI: 10.1161/JAHA.121.020994. https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/JAHA.121.020994

Prof. Dr. Kai Wollert: Kalziumhaushalt in den Herzmuskelzellen: Herzschwäche + Herzinsuffizienz

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Hilfe für das geschwächte Herz

MHH-Forschungsteam weist nach, wie Entzündungszellen die Funktion kranker Herzmuskelzellen verbessern 

Professor Dr. Kai Wollert (links) und Dr. Mortimer Korf-Klingebiel mit der Ultraschallaufnahme eines Mäuseherzens. Copyright: Karin Kaiser / MHH 

• Herzschwäche oder Herzinsuffizienz zählt zu den häufigsten Todesursachen in Deutschland und wird durch Herzinfarkte, Bluthochdruck oder Herzklappenfehler verursacht. 

• Das Herz ist dann nicht mehr in der Lage, eine ausreichende Menge Blut durch den Körper zu pumpen und Organe, Muskeln oder andere Gewebe ausreichend mit Sauerstoff und Nährstoffen zu versorgen. 

• Betroffene leiden häufig unter Atemnot und sind im Alltag nur noch eingeschränkt belastbar. 

In Deutschland leiden rund zwei Millionen Menschen unter Herzinsuffizienz, die häufig mit einer Entzündung im Herzmuskelgewebe einhergeht. Diese hat einen schlechten Einfluss auf den Krankheitsverlauf.

Bisherige Versuche, die Entzündung mit Hilfe von Medikamenten zu unterdrücken, waren erfolglos. 

Dadurch kam die Vermutung auf, dass die Entzündung vielleicht auch ihr Gutes haben könnte. 

Jetzt hat ein Forschungsteam um Professor Dr. Kai Wollert, Leiter der Molekularen und Translationalen Kardiologie an der Klinik für Kardiologie und Angiologie der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH), erstmals nachgewiesen, wie eine Entzündung das schwache Herz unterstützen kann. 

Dabei produzieren ins Herz eingewanderte weiße Blutkörperchen einen Wachstumsfaktor namens MYGDF, der die Leistung der Herzmuskelzellen verbessert. Die Arbeit ist jetzt in der renommierten Fachzeitschrift Circulation veröffentlicht worden.

• Bei Druckbelastung setzen weiße Blutkörperchen Wachstumsfaktor frei

Herzinsuffizienz ist einer der Forschungsschwerpunkte an der Klinik für Kardiologie und Angiologie unter der Leitung von Professor Dr. Johann Bauersachs. 

• „Bei Herzinsuffizienz versucht das geschwächte Herz, seine verminderte Pumpleistung auszugleichen, indem es an Muskelmasse zunimmt, also größer wird“, erklärt Professor Wollert. 

• Anders als bei einem trainierten Sportlerherz führt dieses Wachstum aber nicht zu einer besseren Herzleistung. 

• Die einzelnen Herzmuskelzellen werden zwar immer größer, ihre Leistungsfähigkeit nimmt jedoch ab und das Organ wird durch die permanente Drucküberlastung immer schwächer. 

• Von weißen Blutkörperchen ausgelöste Entzündungsprozesse verschlechtern die Herzfunktion zusätzlich. 

Es gibt allerdings Ausnahmen. 

Im Mausmodell hat das Forschungsteam eine Wechselwirkung zwischen bestimmten Entzündungszellen und Herzmuskelzellen identifiziert, die das Herz schützt. 

Eine entscheidende Rolle spielen Monozyten und Makrophagen. 

„Diese Entzündungszellen setzen bei Drucküberlastung MYGDF frei, welches das krankhafte Herzmuskelwachstum hemmt und die Funktion der Herzmuskelzellen verbessert“, sagt der Kardiologe.

MYGDF aktiviert Kalziumpumpe in den Herzmuskelzellen

MYDGF hilft geschwächten Herzmuskelzellen, wieder besser zu funktionieren, indem es den Kalziumhaushalt der Zelle beeinflusst. 

• Damit sich Herzmuskelzellen nach einem Herzschlag wieder entspannen können, muss Kalzium in einen Speicher innerhalb der Zelle zurückgepumpt werden. 

• Beim nächsten Herzschlag steht das Kalzium dann wieder zur Verfügung. 

Bei Herzinsuffizienz ist dieser Kalziumtransport gestört, und die Muskelkraft nimmt ab. 

„MYGDF reguliert die Kalziumpumpe hoch, so dass die Herzmuskelzellen wieder besser arbeiten können“, erläutert Dr. Mortimer Korf-Klingebiel, Biologe und Erstautor der Studie.

Ob das alles auch für den Menschen bedeutend ist, hat das Team bei Patientinnen und Patienten mit Herzinsuffizienz infolge einer Aortenstenose untersucht. 

Bei dieser Erkrankung ist die Herzklappe zwischen der Herzkammer und der Hauptschlagader (Aorta) stark verengt, so dass das Herz gegen einen erhöhten Druck arbeiten muss. 

In Blutproben dieser Patienten fanden sich deutlich erhöhte MYDGF-Spiegel. 

• Wurde bei den Patienten nun im Herzkatheterlabor eine künstliche Herzklappe eingesetzt, sank der MYGDF-Spiegel auf Normalwerte ab. 
• Drucküberlastung führt also auch beim Menschen zur MYDGF-Freisetzung.

Die Arbeit zeige, dass die positiven Aspekte einer Entzündung bedacht werden müssten, wenn man über entzündungshemmende Therapien bei Herzinsuffizienz nachdenke, betonen Professor Wollert und sein Team. 

Zudem könnte der Wachstumsfaktor MYGDF möglicherweise selbst als Therapie bei Herzinsuffizienz verabreicht werden.

„Bei Mäusen funktioniert das schon ziemlich gut“, sagt der Kardiologe. 

Die Verwendung von MYGDF als neues Medikament bei Herzinsuffizienz haben die Forschenden jedenfalls schon mal zum Patent angemeldet.

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Die Originalarbeit „Myeloid-Derived Growth Factor Protects Against Pressure Overload-Induced Heart Failure by Preserving Sarco/Endoplasmic Reticulum Ca2+-ATPase Expression in Cardiomyocytes” finden Sie hier: https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCULATIONAHA.120.053365