Die emotionale Kompetenz Deines Trainers

Medizin am Abend Berlin Fazit: Fußballtrainer zwischen Siegen, Niederlagen und Emotionen

„Wenn’s lafft, dann lafft’s“: Forscher des KIT haben untersucht, welchen Einfluss das Gefühls-leben von Fußballtrainern auf sportliche Trendverläufe hat – Publikation in „Sports“
 

Fußballtrainer, die ihre Gefühle im Griff haben, sind erfolgreicher. 

Das berichten Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Goethe-Universität Frankfurt am Main nun in der Fachzeitschrift „Sports“.

• Denn Emotionen und der Umgang mit ihnen haben großen Einfluss auf die Leistung der Coaches und damit auch auf die gesamte Mannschaft. 

Emotionale Prozesse bei den Trainern verlaufen kreisförmig und können sich in Krisen immer weiter verstärken. 

• Übungsleiter mit hoher emotionaler Kompetenz hingegen könnten so einen Teufelskreis leichter durchbrechen.

Emotionen wie Freude, Zorn, Angst oder Hilflosigkeit machen sich auf körperlicher, geistiger oder Verhaltensebene bemerkbar, haben Wissenschaftler herausgefunden. (Bild: Lydia Albrecht/KIT) Bild: Lydia Albrecht/KIT


„Wer hinten steht, hat das Pech der Glücklosen“, hat der Trainer und Sportmanager Helmut Schulte einmal gesagt.

Anders ausgedrückt: 

Es ist im Fußball sehr schwer, einen negativen Trend aufzuhalten.

Umgekehrt gilt: 

 „Wenn's lafft, dann lafft's“, so Ex-Bayern-Spieler Manni Schwabl. Forscher am KIT und der Goethe-Universität haben untersucht, welche Rolle emotionale Faktoren bei sportlichen Trendverläufen spielen.

Ein optimaler emotionaler Zustand beim Coach verbessert demnach die sportliche Leistung der ganzen Mannschaft, während gegenteiliges Befinden diese verschlechtert.

„Folglich ist die emotionale Kompetenz eines Trainers, also seine Fähigkeit, in den verschiedenen Phasen einer Saison mit den eigenen Gefühlen und denen der Spieler umzugehen beziehungsweise diese zu steuern, eine sehr wichtige Kompetenz“, sagt Darko Jekauc vom Institut für Sport und Sportwissenschaft des KIT.


Ein optimaler emotionaler Zustand beim Coach verbessert die sportliche Leistung der ganzen Mannschaft, so eine aktuelle Studie in der Fachzeitschrift „Sports“.
Bild: Agência Brasil via Wikimedia Commons

Der Professor für Sportpsychologie und sein Team haben Trainer aus dem Amateur- und Jugendbereich befragt und dabei herausgefunden, dass sich deren Gemütsbewegungen in einem Kreislauf abspielen: 

„Auslösern wie Siegen und Niederlagen oder Fortschritten sowie Stagnation in der Entwicklung der Spieler folgen emotionale Erfahrungen wie zum Beispiel Freude, Zorn, Angst oder Hilflosigkeit, die sich auf körperlicher, geistiger oder Verhaltensebene bemerkbar machen“, erläutert Jekauc und nennt Beispiele wie Gänsehaut, steigenden Blutdruck, Grübeln, Gesten oder Gesichtsausdrücke.

Die befragten Coaches nannten als nächsten Schritt unterschiedlichste Strategien, wie sie mit ihren Gefühlsaufwallungen umgingen.

„Das reicht von Gesprächen mit den Spielern oder der Familie über Spazieren mit dem Hund bis hin zu ein paar Bieren nach dem Spiel“, berichtet Jekauc.

• Trainer, die offensichtlich gut in der Lage waren, ihre Gefühlswelt zu regulieren, fühlten sich hinterher ausgeglichener und selbstbewusster. 

• Dies habe sich schließlich auch positiv auf ihre Tätigkeit ausgewirkt, indem sie zum Beispiel im Umgang mit ihren Spielern offener und bei der Arbeit konzentrierter waren.

„Coaches mit stabilen Emotionen bewerten Situationen eher optimistisch, während sich Trainer, die wenig Selbstvertrauen haben, auf die Schwierigkeiten konzentrieren“, erläutert Jekauc. 

„Unser kreisförmiges Modell kann somit erklären, warum es für Fußballtrainer sehr schwierig ist, aus dem Teufelskreis negativer Emotionen herauszukommen.“

Wenn Teams mehrere Spiele in Folge verlieren, dann verstärkten negative Konsequenzen wie soziale Isolation, geringes Selbstvertrauen, schlechte Konzentration und emotionale Instabilität die negativen emotionalen Erfahrungen immer mehr und könnten die Kluft zwischen Trainer und Mannschaft noch weiter vergrößern.

Daher werde es für einen Coach immer schwieriger, den Teufelskreis der negativen Emotionen zu verlassen und mit dem Team effektiv umzugehen. „Eine Beeinträchtigung der Leistung ist die logische Folge“, sagt der Sportpsychologe.

• Die Wissenschaftler empfehlen, in der Trainerausbildung ein stärkeres Gewicht auf die Entwicklung der emotionalen Kompetenz zukünftiger Coaches zu legen.

Mehr zu der Studie:

Analyzing the Components of Emotional Competence of Football Coaches: A Qualitative Study from the Coaches’ Perspective, Honggyu Lee, Hagen Wäsche and Darko Jekauc, Sports 2018, 6(4), 123; doi:10.3390/sports6040123, https://www.mdpi.com/2075-4663/6/4/123


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Medizin am Abend Berlin FortbildungsTEAM: VOR ORT

Medizin am Abend Berlin Fazit: 

Einladung zur Intensiv-Fortbildung am 18. und 19. Januar 2019

Testosteron:Werte Vor- und nach der Geburt? Autismus-Spektrum

Medizin am Abend Berlin Fazit: Testosteron aktiviert Risiko-Gene für Autismus

Wissenschaftler finden Erklärung für höheres Erkrankungsrisiko bei Jungen / Veröffentlichung in "Frontiers in Molecular Neuroscience" 
 

• Autismus tritt viermal häufiger bei Jungen als bei Mädchen auf. 

Wissenschaftler der Abteilung Molekulare Humangenetik des Universitätsklinikums Heidelberg haben dafür nun erstmals eine Erklärung gefunden:

Ihre Untersuchungen an menschlichen Zellen und Gehirnbereichen von Mäusen zeigten, dass das männliche Geschlechtshormon Testosteron in der Zeit vor und nach der Geburt bestimmte Risiko-Gene im Gehirn deutlich stärker aktiviert. 

• Bisher war nur bekannt, dass Defekte in diesen speziellen Genen ein starker Risikofaktor für das Auftreten der neuronalen Entwicklungsstörung sind. 

Die neuen Ergebnisse lassen nun darauf schließen, dass sich diese Gendefekte möglicherweise stärker auf das Gehirn männlicher als weiblicher Individuen auswirken. Die Ergebnisse sind aktuell in der Fachzeitschrift „Frontiers in Molecular Neuroscience“ erschienen.

Bei Autismus ist die Entwicklung der Nervenzellen im Gehirn gestört. 

Eines von 68 Kindern (rund 1,5 Prozent) ist betroffen.

• Die typischen Symptome machen sich bereits früh bemerkbar, so dass die Diagnose meist vor dem dritten Lebensjahr gestellt wird. 

• Autistische Menschen haben Schwierigkeiten in der sozialen Interaktion, in der Kommunikation und Wahrnehmungsverarbeitung und zeigen oft intensive, spezielle Interessen und Fähigkeiten, sowie sich wiederholende (repetitive) und eng beschränkte (restriktive) Verhaltensmuster. 

Diese Merkmale autistischen Verhaltens können jedoch von Patient zu Patient stark variieren – man spricht deshalb von einem Autismus-Spektrum.

Obwohl in den vergangenen Jahren zahlreiche – hauptsächlich genetische – Risikofaktoren für das Auftreten einer autistischen Störung entdeckt wurden, sind die genauen Entstehungsmechanismen noch unklar. „Nun haben wir einen ersten Hinweis, warum – jedenfalls in Bezug auf eine wichtige Gruppe der zahlreichen Risiko-Gene – Jungen ein so deutlich höheres Autismus-Risiko haben als Mädchen“, sagt Seniorautorin Prof. Dr. Gudrun Rappold, Direktorin der Abteilung Molekulare Humangenetik. Die Tests ihrer Arbeitsgruppe ergaben, dass im jungen Gehirn männlicher Mäuse bestimmte Gene namens SHANK1, 2 und 3 verstärkt in Proteine übersetzt werden und dass dies durch höhere Mengen des Geschlechtshormons Testosteron beeinflusst wird. Die Heidelberger Arbeitsgruppe erforscht die SHANK-Gene seit Jahren, denn Defekte in diesen Abschnitten der Erbinformation spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Autismus und anderen psychischen Erkrankungen.

Mehr Testosteron – mehr Shank-Protein – höhere Durchschlagskraft von Gendefekten

Für die Tests verwendete das Team eine Zellkultur aus kindlichen Hirntumoren (Neuroblastom) als Modell für sich entwickelnde Nervenzellen.

Die Wissenschaftler entdeckten in diesen Zellen, dass die Aktivierung der SHANK-Gene von der Bindung des Testosterons an einen sogenannten Androgen-Rezeptor abhängt.

Wurde dieser Rezeptor blockiert, entfiel die starke Aktivierung der Risiko-Gene.

„Das konnten wir bei Untersuchungen an Gehirnbereichen junger Mäuse, bei denen dieser Androgen-Rezeptor nicht gebildet wird, bestätigen:

Bei ihnen wurden diese Gene deutlich schwächer aktiviert als bei Kontroll-Tieren mit intakten Rezeptoren“, erklärt Dr. Simone Berkel, die diese Studie zusammen mit dem Doktoranden Ahmed Eltokhi durchführte.

Die Forscher untersuchten zudem die Shank-Proteinmenge im Gehirn junger männlicher und weiblicher Mäusen vor und nach der Geburt.

Bei männlichen Tieren, die von Natur aus mehr Testosteron in Blut und Gehirn haben, fanden sich auch deutlich höhere Mengen an Shank-Proteinen als bei weiblichen Tieren.

 „Wir gehen davon aus, dass die größere Menge an Shank-Protein im männlichen Gehirn die ,Durchschlagskraft´ von Defekten in den SHANK-Genen erhöhen und daher zu einem höheren Autismus-Risiko führen“, folgert Rappold.

 

Testosteron aktiviert Risiko-Gene für Autismus

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Originalpublikation:

Berkel S, Eltokhi A, Fröhlich H, Porras-Gonzalez D, Rafiullah R, Sprengel R, Rappold GA: Sex hormones regulate SHANK gene expression. Front Mol Neurosci. 2018 Sep 25;11:337. doi: 10.3389/fnmol.2018.00337. eCollection 2018

Eltokhi A, Rappold G, Sprengel R. Distinct Phenotypes of Shank2 Mouse Models Reflect Neuropsychiatric Spectrum Disorders of Human Patients With SHANK2 Variants. Front Mol Neurosci. 2018 Jul 19;11:240. doi: 10.3389/fnmol.2018.00240. eCollection 2018. Review
 

CAVE: Epigenetische Veränderung - Gestörte Glucocetoleranz - schützendes Bindungsprotein IGFBP2

Medizin am Abend Berlin Fazit: Neuer Marker gibt Einblicke in die Entstehung des Typ-2-Diabetes

Kleine – wahrscheinlich von Lebensstilfaktoren beeinflussbare – chemische Änderungen der DNA-Bausteine können die Menge von IGFBP2 vermindern. 

Ein DIfE/DZD-Forschungsteam hat nun im Fachjournal Diabetes publiziert, dass diese sogenannten epigenetischen Veränderungen das Risiko für Typ-2-Diabetes erhöhen. 

• Menschen mit hohen Konzentrationen des Bindungsproteins IGFBP2 im Blut erkranken zudem seltener an dieser Stoffwechselerkrankung. 

Die Veränderungen im Blut sind bereits einige Jahre vor Beginn der Krankheit nachweisbar. 


Epigenetische Mechanismen pigurdesign/DIfE


Laut dem „Deutschen Gesundheitsbericht Diabetes 2018“ leiden mehr als 5,7 Millionen Deutsche an Typ-2-Diabetes.

Betroffene reagieren unzureichend auf das Hormon Insulin, was zu erhöhten Blutzuckerwerten führt.

In Folge kann es zu Schlaganfällen, Herzinfarkten, Netzhautschäden, Nierenschädigungen und Nervenstörungen kommen.

Da sich die Stoffwechselkrankheit schleichend entwickelt, bestehen zum Zeitpunkt der Diagnose meist erste Schäden. „Unsere Ergebnisse könnten künftig dazu beitragen, Risikopotentiale für Typ-2-Diabetes noch früher zu erkennen und der Krankheit präventiv entgegenzuwirken“, sagt Professorin Annette Schürmann, Leiterin der Abteilung Experimentelle Diabetologie am Deutschen Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE) und Sprecherin des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD).

Molekularen Mechanismen auf der Spur

Neben Insulin ist auch der Insulin-ähnliche Wachstumsfaktor 1, kurz IGF-1 (Insulin-like growth factor 1), am Zucker- und Fettstoffwechsel beteiligt. 

• Die Wirkung dieses Wachstumsfaktors wird durch die Bindung an das IGF-bindende Protein 2 (IGFBP2) geschwächt. 

• Gibt die Leber zu wenig IGFBP2 ins Blut ab, kann das Gleichgewicht des Zucker- und Fettstoffwechsels gestört werden. 

Das Forschungsteam um Schürmann und Professor Matthias Schulze, der Leiter der Abteilung Molekulare Epidemiologie am DIfE ist, ging deshalb der Frage nach, wie die verminderte Wirkung des IGFBP2-Gens die Entwicklung von Typ-2-Diabetes beeinflussen könnte.

Humanstudien zeigen, dass Menschen, die an einer Fettleber leiden, weniger IGFBP2 produzieren und freisetzen. 

Ähnliche Effekte beobachtete das Team von Schürmann in früheren Mausversuchen, die zeigten, dass die IGFBP2-Spiegel bereits vor der Lebererkrankung vermindert sind.

Ursächlich dafür ist die Übertragung von Methylgruppen an bestimmten Stellen der IGFBP2-DNA-Sequenz, die das Gen in der Leber hemmten. Diese so genannten epigenetischen Veränderungen kommen unter anderem durch den Lebenswandel zustande.

Auch in Blutzellen übergewichtiger Menschen mit einer gestörten Glucosetoleranz wurden derartige Modifikationen der DNA im IGFBP2-Gen zuvor nachgewiesen.

Von Mäusen und Menschen

Das interdisziplinäre Forschungsteam um Schürmann und Schulze nutzte Erkenntnisse aus Klinik und Labor für die Auswertung von Blutproben und Daten aus der Potsdamer EPIC-Studie. „Diese Arbeit zeigt sehr schön, wie translationale Forschung funktioniert: Ein Befund aus der Klinik wird aufgegriffen, im Labor mechanistisch analysiert und schließlich in einer bevölkerungsweiten Studie untersucht“, sagt Schürmann.

Die aktuellen Analysen der Forscher weisen darauf hin, dass die Hemmung des IGFBP2-Gens Typ-2-Diabetes begünstigt. 

• Zudem beobachtete das Wissenschaftlerteam, dass schlankere Studienteilnehmer und Studienteilnehmer mit geringeren Leberfettanteilen höhere Konzentrationen des schützenden Bindungsproteins im Blut haben. 

• Höhere Plasmakonzentrationen von IGFBP2 waren mit einem geringeren Risiko verbunden, in den Folgejahren an Typ-2 Diabetes zu erkranken. 

„Mit unserer Studie erhärtet sich die Annahme, dass der IGF-1-Signalweg auch beim Menschen eine wichtige Rolle für die Entstehung von Typ-2-Diabetes spielt“, ergänzt Dr. Clemens Wittenbecher, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Abteilung Molekulare Epidemiologie am DIfE und Erstautor der Studie.

Literatur:

Original-Publikation
Wittenbecher C, Ouni M, Kuxhaus O, Jähnert, M, Gottmann P, Teichmann, A, Meidtner, K, Kriebel, J, Grallert, H, Pischon, T, Boeing, H, Schulze, MB, Schürmann, A. Insulin-like growth factor binding protein 2 (IGFBP-2) and the risk of developing type 2 diabetes. Diabetes 2018 (https://doi.org/10.2337/db18-0620)

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mice. Human Molecular Genetics 2016 (https://doi.org/10.1093/hmg/ddw121)

Baumeier C, Saussenthaler S, Kammel A, Jähnert M, Schlüter L, Hesse D, Canouil
M, Lobbens S, Caiazzo R, Raverdy V, Pattou F, Nilsson E, Pihlajamäki J, Ling C,
Froguel P, Schürmann A, Schwenk RW. Hepatic DPP4 DNA Methylation Associates With
Fatty Liver. Diabetes 2017 (https://doi.org/10.2337/db15-1716)

Schwenk RW, Jonas W, Ernst SB, Kammel A, Jähnert M, Schürmann A.
Diet-dependent alterations of hepatic Scd1 expression are accompanied by
differences in promoter methylation. Hormone and Metabolic Research 2013 (https://doi.org/10.1055/s-0033-1348263)

Hintergrundinformationen:

Epigenetik
Die Epigenetik ist ein relativ junges Forschungsgebiet. Es untersucht veränderte Gen-Funktionen, die nicht auf eine Änderung der DNA-Sequenz zurückzuführen sind, aber dennoch vererbt werden können. Studien der letzten Zeit weisen verstärkt darauf hin, dass auch die Ernährung als Umweltfaktor den Aktivitätszustand von Genen nachhaltig beeinflussen kann, z.B. durch chemische (epigenetische) Veränderungen der DNA-Bausteine. Hierzu zählen auch Methylierungen. Diese entstehen, wenn Methylgruppen an die DNA binden. Diese kann die Aktivierung der Gene entweder erschweren oder erleichtern. Die direkte Methylierung der DNA verändert dann dauerhaft die Genexpression, wenn sie in Steuerbereichen von Genen erfolgt (sogenannten CpG-Inseln), die durch die Modifikation der Histone zugänglich gemacht wurden.

EPIC-Potsdam-Studie
Die European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC)-Potsdam-Studie ist eine prospektive Kohortenstudie. Zwischen 1994 und 1998 wurden 27.548 Frauen und Männer zwischen 35 und 65 Jahren rekrutiert. Sie haben Fragebögen zu ihren Ernährungsgewohnheiten, ihrem Lebensstil sowie ihrem gesundheitlichen Status ausgefüllt. Diese Befragung wurde ca. alle 3 Jahre wiederholt. Die EPIC-Potsdam-Studie ist Teil einer der größten Langzeitstudien weltweit mit insgesamt ca. 521.000 Studienteilnehmern aus zehn europäischen Ländern. Ziel ist, den Einfluss der Ernährung auf die Entstehung von Krebs und anderen chronischen Erkrankungen zu erforschen.

Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE)
Das DIfE ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Es erforscht die Ursachen ernährungsassoziierter Erkrankungen, um neue Strategien für Prävention, Therapie und Ernährungsempfehlungen zu entwickeln. Zu seinen Forschungsschwerpunkten gehören die Ursachen und Folgen des metabolischen Syndroms, einer Kombination aus Adipositas (Fettsucht), Hypertonie (Bluthochdruck), Insulinresistenz und Fettstoffwechselstörung, die Rolle der Ernährung für ein gesundes Altern sowie die biologischen Grundlagen von Nahrungsauswahl und Ernährungsverhalten. Das DIfE ist zudem ein Partner des 2009 vom BMBF geförderten Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD).

Leibniz Gemeinschaft
Die Leibniz-Gemeinschaft verbindet 93 selbständige Forschungseinrichtungen. Ihre Ausrichtung reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute widmen sich gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevanten Fragen. Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Forschung, auch in den übergreifenden Leibniz-Forschungsverbünden, sind oder unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an. Die Leibniz-Gemeinschaft setzt Schwerpunkte im Wissenstransfer, vor allem mit den Leibniz-Forschungsmuseen. Sie berät und informiert Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit. Leibniz-Einrichtungen pflegen enge Kooperationen mit den Hochschulen - u.a. in Form der Leibniz-WissenschaftsCampi, mit der Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Sie unterliegen einem transparenten und unabhängigen Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 19.100 Personen, darunter 9.900 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Der Gesamtetat der Institute liegt bei mehr als 1,9 Milliarden Euro.

Deutsches Zentrum für Diabetesforschung e.V. (DZD)
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Originalpublikation:

Wittenbecher C, Ouni M, Kuxhaus O, Jähnert, M, Gottmann P, Teichmann, A, Meidtner, K, Kriebel, J, Grallert, H, Pischon, T, Boeing, H, Schulze, MB, Schürmann, A. Insulin-like growth factor binding protein 2 (IGFBP-2) and the risk of developing type 2 diabetes. Diabetes 2018 (https://doi.org/10.2337/db18-0620)

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http://dzd-ev.de

 

Kardiogenen Schock: Gravierenden Pumpschwäche des linken Ventrikels

Medizin am Abend Berlin Fazit: Damit das Blut trotz akuten Herzversagens weiterfließt

Kardiologen und Ingenieure aus Jena entwickeln ein Pumpsystem zur EKG-getriggerten und pulsatilen Herzunterstützung bei schwer kranken Patienten, das bei schlagendem Herzen binnen Minuten über die Leiste ins Herz eingeführt werden kann. 

Nach dem Vorbild ihres Systems für die rechte Herzseite arbeiten sie jetzt im Forschungsverbund PERKAT-LV, unterstützt durch das Bundesministerium für Forschung und Technologie, auch an einer Lösung für Patienten mit einer gravierenden Pumpschwäche des linken Ventrikels, die weitaus häufiger vorkommt. 

Medizin am Abend Berlin ZusatzFachThema: Pflegegeld-Beitragsanpassung  


Jenaer Kardiologen und Ingenieure entwickeln ein Pumpsystem zur Unterstützung bei Linksherzschwäche nach dem Vorbild ihres PERKAT-Rechtsherzsystems, hier in korrekter Lage im Silikonherzmodell. Foto: PERKAT-Verbund
 

• Wenn das Herz plötzlich viel zu schwach ist, um ausreichend Blut durch den Körper und zur Lunge zu pumpen – meist durch einen Herzinfarkt, aber auch z.B. bei Herzmuskelentzündungen oder akuten Herzrhythmusstörungen – dann besteht größte Lebensgefahr. 

Etwa 50.000 Menschen sterben in Deutschland jährlich an einem Herzinfarkt, oft noch bevor sie ein Krankenhaus erreichen. 

Medizin am Abend Berlin ZusatzFachThema: Wirtschaftlichkeit  

Und auch von den Infarktpatienten, die in eine Klinik eingeliefert werden, überleben 15% den ersten Tag nicht.

„Bei einem solchen kardiogenen Schock helfen uns Herzunterstützungssysteme, die die Pumpfunktion des Organs übernehmen, um lebensbedrohliche Zustände zu überbrücken und die Patienten zu stabilisieren.

Die heute verfügbaren Lösungen sind aber in Einzelfällen mit patientenspezifischen Komplikationen verbunden, im Ansatz wesentlicher teurer als unsere neue Lösung, arbeiten mit kontinuierlicher Flussunterstützung und nicht pulsatil dem menschlichen Herzschlag angepasst“, so der Kardiologe und Projektleiter Dr. Daniel Kretzschmar, Oberarzt an der Klinik für Innere Medizin I des Universitätsklinikums Jena.

Gemeinsam mit dem Jenaer Medizintechnik-Startup Novapump, Wissenschaftlern des Jenaer Fraunhofer-Instituts für Optik und Feinmechanik sowie den Firmen Questmed und Creative Balloons wollen die Jenaer Kardiologen nun die Entwicklung eines Unterstützungssystems vorantreiben, das in Notfallsituationen für Stunden oder Tage die Arbeit der linken Herzseite weitgehend übernehmen kann. 

• Als Vorbild dafür dient ihnen die schon gemeinsam entwickelte Lösung zur Unterstützung des rechten Ventrikels, die den Lungenkreislauf antreibt. 

Der große Vorteil dieses Systems besteht darin, dass die Pumpe ohne herzchirurgischen Eingriff innerhalb von zehn Minuten mittels eines Katheters durch die Leiste eingebracht werden kann und auf standardmäßig in kardiologischen Schwerpunktabteilungen vorhandene Technik aufbaut. 

Durch die speziell konstruierte Ballonmembran mit Folienventilen wird eine Pumpleistung von bis zu drei Litern pro Minute erreicht. Für das Rechtsherzsystem sollen Ende nächsten Jahres die ersten klinischen Tests mit Patienten beginnen.

Patientenschonendes und leistungsstarkes Herzunterstützungssystem für den Notfall

„Die Herausforderungen bestehen nun darin, die Funktion, Geometrien und Materialien unseres Systems an die Anatomie und Physiologie der linken Herzhälfte anzupassen und neuartige, passende Ventilkonzeptionen zu untersuchen“, so Ronald Reich, Ingenieur und Geschäftsführer von Novapump, zum jetzt gestarteten Verbundprojekt.

Das stellt eine komplett neue Entwicklungsaufgabe dar, denn die linke Herzkammer ist wesentlich kräftiger als die rechte, weil sie das Blut mit höherem Druck durch den gesamten Körper pumpt.

• Ziel des Verbundes ist es, eine neuartige, erstmals pulsatil arbeitende und selbstexpandierende Linksherzpumpe zu erforschen, die weniger patientenspezifische Nachteile mit sich bringen soll. 

Zudem soll sie leistungsstärker und wesentlich kostengünstiger als heutige katheterbasierte Linksherzunterstützungslösungen sein.

Technologieentwicklung und Konstruktion, Simulationen und medizinische Tests sollen im Projekt so weit vorangetrieben werden, dass dann die Zertifizierung zum Medizinprodukt vorbereitet ist.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das auf drei Jahre angelegte Entwicklungsprojekt im Rahmen seines Programmes „KMU-innovativ“ im Bereich Medizintechnik mit insgesamt 2,2 Millionen Euro.

„Mit einem leistungsstarken Unterstützungssystem, das einfach und sicher zu implantieren ist und komplikationsarm arbeitet, könnten wir vielen unserer Notfallpatienten mit akutem Linksherzversagen besser helfen“, ist sich Professor Christian Schulze, Direktor der Klinik für Innere Medizin I am Universitätsklinikum Jena, sicher.

„Auch andere schwerkranke, sedierte Herzpatienten könnten von einer solchen Pumpunterstützung profitieren.

Dieses Forschungsverbundprojekt mit der Firma Novapump und dem Fraunhofer Institut ist Teil unseres translationalen Forschungsschwerpunktes zur Verbesserung der Behandlung von Patienten mit einer Herzschwäche am Universitätsklinikum Jena.

Damit das Blut trotz akuten Herzversagens weiterfließt

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Prof. Dr. Christian Schulze
Klinik für Innere Medizin I, Universitätsklinikum Jena
Tel. 03641/9 32 41 01,
E-Mail: christian.schulze@med.uni-jena.de 

Dr. Uta von der Gönna Universitätsklinikum Jena

http://www.uniklinikum-jena.de

Bachstraße 18
07743 Jena
Deutschland
Thüringen
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Fax: 03641/ 93 30 13
E-Mail-Adresse: pr-dekanat@med.uni-jena.de

Kalium-Ionen- Kanäle: Herzinfarkt und neuronale Prozesse

Medizin am Abend Berlin Fazit: Mit Lichtimpulsen Herzzellen abschalten

Neu entwickelte Moleküle ermöglichen es erstmals, Zellen mittels Licht präzise abzuschalten / Forscher des Universitäts-Herzzentrums Freiburg · Bad Krozingen haben dies bei Herzzellen erreicht / Open-Access-Publikation in Nature Communications 


Die Doktorandin Ramona Kopton überprüft im Labor die Lichtempfindlichkeit von Herzzellen, die das neu entwickelte Zweikomponentensystem enthalten
Britt Schilling / Universitäts-Herzzentrum Freiburg - Bad Krozingen
 
Optogenetische Methoden erlauben die gezielte Beeinflussung biologischer Prozesse in einzelnen Zellen mit Licht. 

• Dadurch kann das Verhalten von Zellen, Zellverbünden, Organen oder sogar von ganzen Organismen mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung gesteuert werden.

Medizin am Abend Berlin ZusatzFachThema: Erwerbsverlaufsmuster von Männern und Frauen mit Niedrigrenten

Medizin am Abend Berlin ZusatzFachThema: Altersarmut

 Molekulare Werkzeuge zum Anschalten der elektrischen Zellaktivität gibt es schon länger. Nun ist es erstmals einem Forschungskonsortium unter Beteiligung des Universitäts-Herzzentrums Freiburg · Bad Krozingen (UHZ) gelungen, ein neues optogenetisches Werkzeug zu entwickeln, mit dem elektrisch erregbare Zellen mit Licht gehemmt werden.

Medizin am Abend Berlin ZusatzThema: Hormonpräparat 

• Das neue Werkzeug soll eingesetzt werden, um Vorgänge bei Herzinfarkt und neuronalen Prozessen besser zu verstehen. 

Die Studie wurde am 5. November 2018 im Fachmagazin Nature Communications veröffentlicht.

Für die Grundlagenforschung ist die Optogenetik von großer Bedeutung, da sie erlaubt, Zelltyp-spezifische Aufgaben im intakten Gewebe zu untersuchen. 

Zur Erforschung der elektrischen Steuerung komplexer Zellverbände werden beispielsweise lichtempfindliche Ionenkanäle zum „Anschalten“ elektrisch erregbarer Zellen mittels Licht verwendet. Nützlich sind gleichermaßen optogenetische Werkzeuge zum „Ausschalten“ der elektrischen Zellaktivität.

Allerdings waren die bisher dafür etablierten Proteine entweder nicht ausreichend effektiv oder hatten ungewollte Nebeneffekte.

Solche hemmenden licht-gesteuerten Moleküle herzustellen, ist jetzt einem Konsortium von Forscherinnen und Forschern des UHZ gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen der Humboldt-Universität zu Berlin, des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen in Berlin und der Charité Berlin, der Universität Bonn und des caesar (Center of advanced european studies and research) in Bonn, der Universität Freiburg sowie des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie in Martinsried gelungen.

Das neu entwickelte Zwei-Komponenten-System basiert auf der gleichzeitigen Herstellung eines photo-aktivierten Enzyms (PAC) und eines bakteriellen Kalium-Kanals (K). 

„Wenn PAC und K gemeinsam vorliegen (PACK), genügt eine Belichtung mit einem kurzen Blaulichtblitz, um die Aktivität von Herzmuskelzellen und Nervenzellen für mehrere Sekunden zu unterdrücken“, erklärt Studienautorin Dr. Franziska Schneider-Warme, Forschungsgruppenleiterin am Institut für Experimentelle Kardiovaskuläre Medizin (IEKM) des UHZ.

Gemeinsam mit der Doktorandin Ramona Kopton hat sie die Experimente an Herzzellen durchgeführt.

Durch PACK-Aktivierung können auch Bewegungsabläufe in Zebrafischen durch Licht angehalten werden.





 Ein lichtempfindliches Zweikomponenten-System blockiert die elektrische Aktivität von Herzzellen. Entwickelt wurde es von Dr. Franziska Schneider-Warme und Forschern aus ganz Deutschland. Britt Schilling / Universitäts-Herzzentrum Freiburg - Bad Krozingen


„Das Besondere an dem neuen optogenetischen System ist – neben der Funktion als ‚Aus‘-Schalter – seine ausgesprochen hohe Lichtempfindlichkeit“, sagt Ko-Studienleiter Prof. Dr. Peter Kohl, Direktor des IEKM.

Nach der Aktivierung des PACK- Systems durch wenige Photonen (Lichtquanten) verschieben Kalium-Ionen-vermittelte Ströme das Membranpotenzial in Richtung des natürlichen Ruhemembranpotentials der Zelle. 

Diese Art des Ausschaltens ist energetisch sinnvoll und reduziert ungewollte Nebeneffekte.

In der Zukunft möchten die Wissenschaftler ihr neues Werkzeug einsetzen, um neuartige Behandlungskonzepte zur Untersuchung fehlgeleiteter elektrischer Prozesse zu entwickeln, zum Beispiel nach Herzinfarkt.

Darüber hinaus planen sie weitere Anwendungen zur Untersuchung neuronaler Netzwerke.

Mit Lichtimpulsen Herzzellen abschalten

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Prof. Dr. Peter Kohl
Direktor
Institut für Experimentelle Kardiovaskuläre Medizin
Universitäts-Herzzentrum Freiburg · Bad Krozingen
Telefon: 0761 270-63950
peter.kohl@universitaets-herzzentrum.de

Dr. Franziska Schneider-Warme
Forschungsgruppenleiterin
Institut für Experimentelle Kardiovaskuläre Medizin
Universitäts-Herzzentrum Freiburg · Bad Krozingen
Telefon: 0761 270-63954
franziska.schneider@universitaets-herzzentrum.de

Breisacher Straße 153
79110 Freiburg i. Br.
Deutschland
Baden-Württemberg

Benjamin Waschow
Telefon:
E-Mail-Adresse: benjamin.waschow@uniklinik-freiburg.de

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Originalpublikation:

Original-Titel der Publikation: Potassium channel-based optogenetic silencing

DOI: 10.1038/s41467-018-07038-8

Link zur Studie: https://www.nature.com/articles/s41467-018-07038-8

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Weitere Informationen für international Medizin am Abend Berlin Beteiligte

https://www.herzzentrum.de/kliniken-fachbereiche/institut-fuer-experimentelle-ka...

Forschungsgruppe Optogenetik, IEKM, UHZ