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Medizin

„Cardio-Patch“: Schlagendes Muskelpflaster soll Herzfunktion stärken

Donnerstag, 30. November 2017

Durham/North Carolina – US-Bioingenieure haben aus Stammzellen einen funktions­fähigen künstlichen menschlichen Herzmuskel geschaffen. Der in Nature Communica­tions (2017; doi: 10.1038/s41467-017-01946-x) vorgestellte „Cardio-Patch“ wäre groß genug, um als epikardiales Pflaster das nach einem Herzinfarkt abgestorbene Gewebe zu überbrücken.

Bei einem Herzinfarkt gehen in einem umschriebenen Areal vermutlich Milliarden von Herzmuskelzellen verloren. Da sich der Herzmuskel nicht regenerieren kann, kommt es zu einem bindegewebigen Umbau, der auf Dauer die Herzfunktion schwächt. Viele Patienten, die einen Herzinfarkt überlebt haben, erkranken Jahre später an einer Herzinsuffizienz.

Die Lösung, die Ilya Shadrin von der Duke Universität in Durham/North Carolina und Mitarbeitern vorschwebt, ist eine im Labor gezüchtete Muskelplatte, die beispielsweise im Rahmen einer Bypassoperation von außen auf dem Herzbeutel befestigt wird und dadurch den Herzmuskel stärkt.

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Eine Voraussetzung für solch ein „Cardio-Patch“ war bereits erfüllt. Es ist heute mög­lich, Stammzellen in Kardiomyozyten zu differenzieren und diese dann in Zellkulturen zu vermehren. Den US-Forschern ist es jetzt gelungen, die Zellen so zu formieren, dass sich am Ende ein flächiger Muskel ergibt. Dieses „Cardio-Patch“ wies die typischen strukturellen Eigenschaften eines Herzmuskels mit einen regelmäßigen Wechsel von I-Bändern und H-Zonen auf. Im Inneren der Zellen wurden T-Tubuli nachgewiesen, und die Myosin- und Aktinfilamente hatten sich so angeordnet, wie dies für eine Muskel­aktion erforderlich ist.

Schlagendes Cardio-Patch /youtube, Duke Engineering

Am Ende haben die Forscher Muskelplatten bis zu einer Größe von 4 mal 4 cm erzeugt, die zu regelmäßigen Kontraktionen in der Lage waren. Das „Cardio-Patch“ wurde nach der Transplantation in Mäusen sofort vom umgebenden Gewebe akzeptiert, und nach wenigen Tagen bildeten sich kleine Blutgefäße, die das „Cardio-Patch“ mit Energie versorgten.

Das „Cardio-Patch“ wurde nach Implantation auf das Myokard von Ratten jedoch nicht in den Herzmuskel integriert. Es bildete sich vielmehr eine Bindegewebsschicht zwischen Herzmuskel und Implantat. Dies könnte jedoch vorteilhaft sein, da die transplantieren Zellen sonst die Herzaktion durch ihre Signale stören könnten und womöglich tödliche Herzrhythmusstörungen auslösen würden.

Dafür fanden die Forscher bei ihren Experimenten an Ratten keine Hinweise. Klinische Studien am Menschen sind vorerst nicht vorgesehen. Die bisher gezüchteten „Cardio-Patches“ haben zwar eine ausreichende Größe, sie sind jedoch nur wenige Zelllagen dick, was für die effiziente Unterstützung der Herzaktion nicht ausreichen dürfte.

Dass der Ansatz jedoch vielversprechend sein kann, zeigen die Erfahrungen, die Kardiochirurgen aus Frankreich bei einer 68-jährigen Frau gemacht haben, die nach einem Herzinfarkt eine schwere Herzinsuffizienz entwickelt hatte. Das Team um Philippe Menasché vom Hôpital Européen Georges-Pompidou in Paris befestigte auf dem Perikard einen „Cardio-Patch“ aus Fibrin, in den Stammzellen integriert waren. Nach der Operation soll es zu einer linksventrikulären Pumpfunktion und einer klinischen Verbesserung der Herzinsuffizienz gekommen sein (European Heart Journal 2015; 36: 2011–2017). Inwieweit dies dem „Cardio-Patch“ zu verdanken ist, lässt sich aufgrund eines Einzelfalls nicht beurteilen. Die Studie mit insgesamt 6 Patienten soll im Juni 2018 abgeschlossen sein. © rme/aerzteblatt.de

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