Endogene myokardiale Regeneration

Zusammenfassung

Ischämische Herzerkrankungen zählen weltweit weiterhin zu den führenden Todesursachen. Akute und chronische Myokardischämien ziehen einen Verlust an funktionellem Myokard nach sich und sind mit weitreichenden strukturellen Umbauprozessen am verbleibenden Myokard assoziiert. Häufig entwickelt sich eine progrediente Herzinsuffizienz. Aus Ermangelung kurativer Therapieoptionen bei Vorliegen einer chronischen Herzinsuffizienz besteht, insbesondere aufgrund der limitierten Zahl transplantierbarer Spenderorgane, dringender Bedarf für alternative Behandlungsansätze. Vielversprechend erscheint das innovative therapeutische Konzept der zellbasierten myokardialen Regeneration, das zum Ziel hat, über eine Applikation oder eine Stimulation von Stamm- und Progenitorzellen verloren gegangene Herzmuskelzellen funktionell zu ersetzen bzw. die Formation neuer Gefäße im geschädigten Herzmuskel zu bewirken. Entgegen der früheren Lehrmeinung verfügt das adulte Herz über gewisse endogene Regenerationskapazitäten, wie sie bei niederen Vertebraten bereits seit Längerem bekannt sind. Intrinsische Regenerationsvorgänge werden durch die Proliferation präexistenter Kardiomyozyten und/oder residenter Stammzellen vermittelt; die hierfür verantwortlichen Mechanismen sind jedoch noch weitestgehend unverstanden. Transgene Tiermodelle eröffnen wichtige Erkenntnisse zum Verständnis dieser Prozesse und liefern möglicherweise entscheidende Hinweise für spezifische Therapieansätze. Dieser Beitrag fasst die wichtigsten aktuellen Erkenntnisse zum Thema endogener, kardialer Regenerationsvorgänge zusammen und gibt eine Übersicht über die Prinzipien des „lineage tracing“ sowie „fate mapping“ als molekularbiologische Methoden der Wahl bei der Aufklärung solcher u. U. therapeutisch beeinflussbarer Prozesse.

Abstract

Ischemic heart disease and its sequelae are still among the leading causes of death worldwide. Myocardial infarction causes a major loss of functional contractile myocardium and is subsequently associated with extensive structural remodeling of the remaining myocardium. Progressive congestive heart failure often ensues. In the absence of curative therapy options, especially due to the limited number of transplantable donor organs, alternative treatment strategies are urgently needed. The innovative therapeutic concept of cell-based myocardial regeneration aims to functionally replace lost myocardium by application or stimulation of stem and progenitor cells and to stimulate the formation of new blood vessels within damaged heart muscle. For many decades the adult mammalian heart has been considered a terminally differentiated organ without any intrinsic capacity for regeneration. Contrary to this past doctrine recent studies have demonstrated a limited capacity of the postnatal mammalian heart to undergo cardiomyocyte renewal. This process may be mediated by cardiomyocytes reentering the cell cycle and/or by resident progenitor cells; however, the cellular mechanisms for this endogenous regenerative capacity are still barely understood. Transgenic animal models offer important insights into the understanding of these processes and may provide important hints for the development of specific therapeutic approaches. This article gives an overview about the most important recent findings on the subject of endogenous cardiac regeneration along with a brief overview of the principles of the lineage tracing and fate mapping techniques as molecular biological methods of choice in the investigation of such potentially therapeutically modifiable processes.