Fluoreszenzmarkierte Antikörper zeigen die genaue Lokalisation des Proteins Myoscape (linkes Bild, grün) und des Kalziumkanal (mittleres Bild, rot) im Herzmuskel. Beide befinden sich an der gleichen Stelle in der Zellmembran (rechtes Bild, orange), wo Myoscape an den Kalziumkanal bindet. © Klinik für Innere Medizin III (CAU)Herzkreislauferkrankungen gehören zu den häufigsten Todesursachen der westlichen Welt. Die Auslöser hierfür sind unterschiedlich. Sowohl Durchblutungsstörungen, Entzündungen oder auch genetische Faktoren können zu einer Pumpschwäche des Herzmuskels führen.
Alle Formen der Herzschwäche haben eine Gemeinsamkeit: Auf molekularer Ebene ist der Kalziumstoffwechsel der Herzmuskelzellen gestört.
Genau hier greift das neu entdeckte Protein „Myoscape“ ein, das die Kieler Kardiologen Dr. Matthias Eden und Professor Dr. Norbert Frey entdeckt haben. Zusammen mit Wissenschaftlern aus München, Heidelberg und Paris konnten sie zeigen, dass Myoscape an einen bestimmten Kalziumkanal am Herzmuskel bindet und so seine Funktion maßgeblich beeinflusst. „Bei Abwesenheit von Myoscape entwickeln Herzmuskelzellen im Modellsystem eine schwere Störung des Kalziumkanalstoffwechsels, die schließlich zu einer fortschreitender Herzmuskelschwäche führt“, sagt Frey.
Umgekehrt konnten die Forscher zeigen, dass die Kalziumströme deutlich zunehmen, wenn sie die Myoscape Proteinmenge in Herzmuskelzellen künstlich erhöhen. Die gesteigerte Menge an Myoscape ist dann sogar in der Lage, die zuvor eingebrochenen Kalziumströme in versagenden Herzmuskelzellen wieder zu verbessern.
Myoscape Protein macht den Unterschied
In weiterführenden Studien konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler schließlich den exakten Mechanismus entschlüsseln, wie Myoscape den Kalziumstoffwechsel und die Pumpkraft der Herzmuskelzelle beeinflusst. „Damit der Kalziumkanal ordnungsgemäß funktionieren kann, muss er an der richtigen Stelle innerhalb der Herzmuskelzelle sitzen“, erklärt Eden.
Denn die Bindung von Myoscape und einem weiteren Protein namens Actinin 2 stabilisiert den Kalziumkanal in der Herzmuskelzelle an der korrekten Position in der Zellmembran. Fehlt Myoscape, so wird der Kalziumkanal von der Zellmembran entfernt und es entwickelt sich eine Herzmuskelschwäche. „Da auch Patientinnen und Patienten mit schwerer Herzschwäche eine reduzierte Menge an Myoscape Protein im Herz aufweisen, glauben wir hier einen entscheidenden neuen Mechanismus für die Entstehung der Herzmuskelschwäche gefunden zu haben“, sagt Frey.
Aus diesem könnten sich künftig auch innovative Therapien ableiten lassen. Durchgeführt und gefördert wurde diese Studie als Projekt des Deutschen Zentrums für Herzkreislaufforschung (DZHK). Kiel ist gemeinsam mit Lübeck und Hamburg einer von sieben Standorten dieses bundesweiten Forschungsverbundes.
Quelle: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Weitere Informationen
Originalpublikation: Matthias Eden et al.; Myoscape controls cardiac calcium cycling and contractility via regulation of L-type calcium channel surface expression; Nature Communications, 2016; doi: 15.13155/ncomms11317
