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4. März 2019

Schlag trifft Herz

Ein Schlag auf die Brust kann das Herz zum Stillstand bringen – und er kann das Herz nach einem Stillstand wieder zum Schlagen bringen. Universität Bern und ETH Lausanne wollten in einem gemeinsamen Forschungsprojekt herausfinden, weshalb das so ist.

In dem Forschungsvorhaben spannten Wissenschaftler der Herzabteilung des Physiologischen Instituts der Universität Bern (Prof. Stephan Rohr) zusammen mit dem 'Soft Transducers Laboratory' der ETH Lausanne am Standort Neuenburg (Prof. Herbert Shea). Mit einer gemeinsam entwickelten Versuchsanordnung wollten sie herausfinden, wie es zu erklären ist, dass das Herz – zum Beispiel durch den Aufprall eines hart geschlagenen Balls – zum Stillstand kommt, oder aber –durch einen Faustschlag auf die Brust – aus einem Stillstand wachgerufen werden kann. Über die Ergebnisse ihrer Experimente berichteten die Wissenschaftler kürzlich in der Fachzeitschrift 'Nature Communications'.

Silikonmembran als Träger für Herzzellen

Bis anhin wurde angenommen, dass ein Schlag auf die Brust zu einer Dehnung des Herzmuskels führt, welche die elektrophysiologischen Eigenschaften der Herzmuskelzellen verändert und damit die Übertragung der elektrischen Impulse stört, welche die Kontraktion des Herzens auslösen. Um diese Vermutung zu überprüfen, bauten die Wissenschaftler aus Bern und Neuenburg eine experimentelle Vorrichtung aus einer streckbaren Silikonmembran. „Auf dieser Membran kultivierten wir dann primäre ventrikuläre Herzmuskelzellen insbesondere von Ratten“, berichtet Prof. Stephan Rohr. Mit dieser Vorrichtung untersuchten er und seine Kollegen, wie sich eine rasche Dehnung des Herzmuskels auf die elektrische Impulsübertragung auswirkt.

Wirkung von Medikamenten erforschen

Die Wissenschaftler konnten nachweisen, dass die oben referierte Vermutung nicht zutrifft: Eine Dehnung scheint die elektrischen Eigenschaften der Herzmuskelzellen nicht zu beeinflussen. Weitere Untersuchungen sollen nun zeigen, ob möglicherweise andere zelluläre Bestandteile des Herzens – insbesondere Bindegewebszellen – für die Störung der Impulsübertragung verantwortlich sind.

Die experimentelle Vorrichtung könnte in Zukunft auch dazu verwendet werden, die Wirkungsweise von Herzmedikamenten zu erforschen, wie Stephan Rohr sagt: „Da das Experimentalsystem eine direkte Untersuchung des Einflusses schnellster Dehnungsereignisse auf die Impulsausbreitung zulässt, wäre es dazu geeignet, kardiale Nebenwirkungen neuer Medikamente auf die Aktionspotentialausbreitung unter physiologischen Dehnungsbedingungen zu testen. Darüber hinaus schafft es die Möglichkeit, potentiell neue Medikamente zu testen, die die arrhythmogene Dehnungsempfindlichkeit von Verbänden von Herzmuskelzellen und Bindegewebszellen (welche im Gegensatz zu Herzmuskelzellen alleine auf Dehnung hoch empfindlich sind) herabsetzen.“

Warum beeinflusst ein #Schlag auf die Brust die #Herzfunktion? Ein Forscherteam aus Bern und Neuenburg liefert erste Antworten. http://bit.ly/2TqoGWh #iph
Gewebedehnungseinheit
Die in Bern und Neuenburg entwickelte autonome Gewebedehnungseinheit mit schematischer Zeichnung ihrer Funktion. Die Spitzen in den Messsignalen zeigen die lokale elektrische Aktivierung des gedehnten Gewebes an. Illustration: Universität Bern
 

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