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Structural and electrical remodeling of cardiac tissue: Consequences for impulse generation and propagation at the cellular network level

English title Structural and electrical remodeling of cardiac tissue: Consequences for impulse generation and propagation at the cellular network level
Applicant Rohr Stephan
Number 118247
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Institut für Physiologie Medizinische Fakultät Universität Bern
Institution of higher education University of Berne - BE
Main discipline Cardiovascular Research
Start/End 01.10.2007 - 30.09.2010
Approved amount 377'000.00
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Keywords (6)

heart; myofibroblast; infarct; scar; fibrosis; structural remodeling

Lay Summary (German)

Lead
Lay summary
Bluthochdruck und Herzinfarkt führen oft zu einem krankhaften Umbau der zellulären Struktur des Herzmuskels aufgrund dessen die normale Pumpunktion beinträchtigt wird und Herzrhythmusstörungen auftreten können. Typischerweise ist dieser Umbau vom Auftreten spezieller Bindegewebszellen, sog. Myofibroblasten, begleitet. Diese Zellen produzieren ein Übermass an bindegewebigen Fasern, welche die Pumpfunktion des Herzmuskels einschränken. Vor einigen Jahren gelang es uns in Herzzellkulturen zu zeigen, dass Myofibroblasten interessanterweise auch dazu befähigt sind, direkten elektrischen Kontakt mit Herzmuskelzellen herzustellen. Diese Kontakaufnahme basiert auf der Ausbildung von elektrisch leitenden Kanälen ('Konnexine') zwischen Myofibroblasten und Herzmuskelzellen. Als Folge der elektrischen Kopplung können Myofibroblasten beispielsweise eine funktionelle elektrische Verbindung von durchtrenntem Herzmuskelgewebe herstellen, was erklären könnte, weshalb es nach einer Herztransplantation zur elektrischen Synchronisation zwischen Spender- und Empfängergewebe kommen kann. Während dies als positiv gewertet werden kann, fanden wir aber auch, dass die elektrische Kopplung zu einer Verringerung des Membranpotentials der Herzmuskelzellen führt. Dies ist äusserst ungünstig, da damit, aufgrund der Verlangsamung der Erregungsausbreitung im Herzmuskelgewebe und des Auftretens von Spontanaktivität, die Entstehung von Herzrhythmusstörungen begünstigt wird. Während man bis jetzt davon ausgegangen ist, dass Herzrhythmusstörungen in erster Linie auf Probleme der elektrischen Eigenschaften von Herzmuskelzellverbänden zurückzuführen sind, weisen diese Befunde darauf hin, dass zusätzlich auch Myofibroblasten eine zentrale Rolle spielen könnten. Entsprechend dieser Hypothese ist es das Ziel vorliegender Studie, die mögliche Rolle der Myofibroblasten in der Entstehung von Herzrhythmusstörungen näher zu untersuchen. Dabei steht die Beantwortung folgender Fragen im Zentrum: (1) Welches sind die elektrischen und strukturellen Voraussetzungen dafür, dass Myofibroblasten erfolgreich ektope Aktivierungen ('Extrasystolen') auslösen können? (2) Beeinflussen Myofibroblasten die elektrischen Eigenschaften von Herzmuskelzellen nicht nur über die elektrische Kopplung, sondern möglicherweise auch durch die Sekretion von Zytokinen und Wachstumsfaktoren, die die elektrischen Eigenschaften der Herzmuskelzellen ändern? (3) Existiert eine elektrische Kopplung zwischen Myofibroblasten und Herzmuskelzellen auch im intakten Herzen? (4) Gibt es pharmakologische Möglichkeiten, Myofibroblasten in 'normale' Fibroblasten umzuwandeln und führt dies zu einer Unterbrechung des arrhythmogenen Einflusses von Myofibroblasten auf Herzmuskelzellen?Falls die vorgeschlagenen Studien die Hypothese erhärten sollten, dass Myofibroblasten mittles elektrischer Kopplung und/oder parakriner Aktivität Herzrhythmusstörungen hervorrufen können, ergäbe sich ein komplett neuer und spezifischer Ansatz zur Behandlung dieser häufigen Störung der Herzfunktion.
Direct link to Lay Summary Last update: 21.02.2013

Responsible applicant and co-applicants

Employees

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