Die Auswirkungen einer Herzinsuffizienz könnten tief in das Knochenmark reichen
Herzinsuffizienz wird meist als eine eingeschränkte Fähigkeit des Herzens definiert, Blut wirksam zu pumpen. Eine von Wissenschaftlern in Japan geleitete Studie beschreibt eine weitere Folge: Herzstress kann das Umfeld des Knochenmarks so verändern, dass langfristige entzündliche Veränderungen des Immunsystems gefördert werden.
Die in Nature Communications veröffentlichte Arbeit untersuchte, wie Herzinsuffizienz die Beziehung zwischen zwei Zellpopulationen im Knochenmark beeinflusst. Die eine besteht aus mesenchymalen Stromazellen, die die Entwicklung von Blutzellen unterstützen. Die andere umfasst hämatopoetische Stamm- und Vorläuferzellen, die Blut- und Immunzellen erzeugen.
Die Forscher verwendeten Mausmodelle und analysierten außerdem Daten aus menschlichem Knochenmark. Sie wollten klären, wie Herzinsuffizienz eine dauerhafte Form des angeborenen Immungedächtnisses im Knochenmark auslösen kann. Dieses Gedächtnis wurde mit der Bildung von Immunzellen in Verbindung gebracht, die Entzündungen fördern und die Herzfunktion verschlechtern können. Der zugrunde liegende Prozess war jedoch unklar.
Eine schützende Zellpopulation wird identifiziert
Die Studie konzentrierte sich auf eine Untergruppe mesenchymaler Stromazellen im Knochenmark, die durch den Leptinrezeptor gekennzeichnet ist und als Lepr-positive MSC bezeichnet wird. Unter normalen Bedingungen produziert ein Teil dieser Zellen den heparinbindenden, dem epidermalen Wachstumsfaktor ähnlichen Wachstumsfaktor HBEGF. Die Forscher bezeichnen diese HBEGF-produzierenden Zellen als Wächter der Knochenmarknische, weil sie eine ausgewogene Bildung von Blutzellen unterstützen.
Die Knochenmarknische ist das lokale Zellmilieu, in dem blutbildende Stamm- und Vorläuferzellen Signale erhalten, die ihr Verhalten und ihre Entwicklung beeinflussen. Der Befund ist wichtig, weil er die Aufmerksamkeit über Immunstammzellen hinaus auf die sie umgebenden Unterstützungszellen lenkt. Diese könnten die Auswirkungen des vom Herzen ausgehenden Stresses weiterleiten.
In den Mausmodellen verringerte Herzinsuffizienz die Population der HBEGF-produzierenden MSC. Gleichzeitig förderte sie die Umwandlung von MSC in Adipozyten, also fettbildende Zellen. Der Verlust des HBEGF-Signals veränderte die Entwicklung hämatopoetischer Stamm- und Vorläuferzellen.
Vom Herzstress zur entzündlichen Immunantwort
Die vorgeschlagene Abfolge ist eine Reaktionskette auf Gewebeebene. Herzstress verändert die Knochenmarknische; die schützenden HBEGF-produzierenden Stromazellen nehmen ab; blutbildende Stamm- und Vorläuferzellen erhalten andere Signale; und die daraus entstehende Immunzellproduktion verschiebt sich in Richtung entzündungsfördernder Zellen.
Dieses Modell hilft zu erklären, warum Herzinsuffizienz Folgen haben kann, die über den Blutkreislauf hinaus fortbestehen. Immunveränderungen könnten durch ein verändertes Knochenmarkmilieu aufrechterhalten werden und nicht nur eine akute Reaktion auf eine versagende Pumpe sein. Das ist wichtig für den von den Forschern beschriebenen Rückkopplungskreislauf: Entzündungen können zur Verschlechterung der Herzfunktion beitragen, während Herzinsuffizienz Immunveränderungen fördern kann, die die Entzündung aufrechterhalten.
Das Team kombinierte Einzelzell-RNA-Sequenzierung, Zelltransplantation, molekulare Eingriffe und die Analyse menschlicher Knochenmarkdaten. Damit konnten die Wissenschaftler einzelne Zellpopulationen untersuchen, ihre Funktionen testen und die Ergebnisse mit menschlichen Daten vergleichen. Der Bericht etabliert keine neue Behandlung für Menschen mit Herzinsuffizienz, identifiziert aber einen biologischen Signalweg für weitere Forschung.
Warum das Ergebnis bedeutsam ist
Herzinsuffizienz betrifft mehr als das Organ, das der Erkrankung ihren Namen gibt. Die Studie unterstützt die Vorstellung, dass die Krankheit entfernte Gewebe umgestalten kann, die die Produktion von Immunzellen regulieren. Sie liefert außerdem einen spezifischeren möglichen Mechanismus als die allgemeine Beobachtung, dass Entzündung und Herzinsuffizienz miteinander verbunden sind.
HBEGF und die Lepr-positive Stromazellpopulation sind für diese Erklärung besonders wichtig. Wenn künftige Arbeiten bestätigen, wie diese Signale bei Patienten wirken und ob sie sicher erhalten oder wiederhergestellt werden können, könnte die Knochenmarknische zu einem Ziel für Ansätze werden, die schädliche entzündliche Programmierung begrenzen sollen. Vorerst handelt es sich um eine Forschungsrichtung, nicht um eine klinische Empfehlung.
Die experimentelle Grundlage der Studie umfasst Mausmodelle. Ihre Bedeutung für die menschliche Versorgung muss daher weiter untersucht werden. Die Einbeziehung menschlicher Knochenmarkdaten stärkt die Relevanz der Fragestellung, bedeutet aber nicht, dass sich die Ergebnisse aus Tiermodellen direkt in eine Therapie übertragen lassen. Die Forscher müssen klären, wie regelmäßig dieselben Zellveränderungen bei Menschen mit Herzinsuffizienz auftreten, wie sie sich zwischen Patienten unterscheiden und ob eine Veränderung des Signalwegs die Ergebnisse verbessert.
Eine umfassendere Sicht auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen
Die Arbeit unterstreicht den Wert, Herz-Kreislauf-Erkrankungen als systemische Erkrankungen zu betrachten. Herz, Immunsystem und Knochenmark sind über Signale verbunden, die länger anhalten können als eine unmittelbare Stressphase. Das Verständnis dieser Verbindungen könnte helfen, Mechanismen zu unterscheiden, die Herzinsuffizienz lediglich begleiten, von solchen, die ihr Fortschreiten fördern.
Für Patienten lautet die unmittelbare Botschaft nicht, dass Knochenmarkuntersuchungen routinemäßig durchgeführt werden sollten. Vielmehr verfeinern die Forscher das biologische Bild davon, warum Entzündungen bei Herzinsuffizienz aktiv bleiben können. Der neu festgestellte Verlust schützender Stromazellen, der „Wächter“, bietet eine gezielte Hypothese für die nächsten Forschungsphasen.
Dieser Artikel basiert auf einer Berichterstattung von Medical Xpress. Originalartikel lesen.
Originally published on medicalxpress.com
