Bonner Forscher bringen mit Licht das Herz ins Stolpern

Universität Bonn

Wissenschaftler der Universität Bonn haben Herzmuskelzellen so verändert, dass sie sich durch Licht steuern lassen. In gentechnisch veränderten Mäusen konnten sie so durch gezielte Beleuchtung Herzrhythmusstörungen auslösen. Die Methode eröffnet völlig neue Möglichkeiten, die Entstehung derartiger Arrhythmien zu erforschen.

Die Forscher nutzten für ihre Versuche ein so genanntes "Kanal-Rhodopsin". Dabei handelt es sich um eine Art Lichtsensor, der in der Zellmembran gleichzeitig als Schleuse für elektrisch geladene Teilchen dienen kann. Bei Bestrahlung mit blauem Licht öffnet sich diese Schleuse, und positiv geladene Ionen strömen in die Zelle. Dadurch verändert sich die Spannung an der Zellmembran, und Herzmuskelzellen können so zur Kontraktion angeregt werden.

"Wir haben Mäuse genetisch so verändert, dass sie im Herzmuskel Kanal-Rhodopsin bilden", erklärt Professor Dr. Bernd Fleischmann. "Durch Beleuchtung konnten wir so beispielsweise gezielt Rhythmusstörungen der Vor- oder Hauptkammern auslösen."

Derartige Arrhythmien - Mediziner sprechen auch vom Kammerflimmern - sind die häufigste Todesursache nach einem Herzinfarkt. Die Bonner Wissenschaftler wollen ihre Entstehung genauer untersuchen. So wollen sie beispielsweise herausfinden, welche Regionen des Hohlmuskels auf elektrische Störungen besonders sensibel reagieren.

Doch warum reizt man den Herzmuskel nicht einfach über Elektroden und bringt ihn so aus dem Takt? "Diese Methode hat unerwünschte Nebenwirkungen", sagt der Leiter der Studie Professor Dr. Philipp Sasse. "Wenn der elektrische Reiz länger als wenige Millisekunden andauert, werden toxische Gase produziert, und der pH-Wert verändert sich."

Die Folgen eines Infarktes, der ja zu dauerhaften Gewebeschädigungen führt, lassen sich durch eine elektrische Kurzzeitreizung nur äußerst eingeschränkt studieren. Die Lichtstimulation ist dazu viel geeigneter: Die Zellen überstehen auch eine minutenlange Bestrahlung problemlos.

Quelle: Universität Bonn