Nachrichten 18.12.2017

Sport versus Hypertonie: Warum nicht jede Belastung gut fürs Herz ist

Ein neuer molekularer Signalweg könnte erklären, warum es für das Herz einen Unterschied macht, ob es ständig oder nur gelegentlich druckbelastet wird. Möglicherweise gibt es hier sogar einen Ansatzpunkt für kardioprotektive Therapien.

Warum hat sportliche Betätigung mit ihren relevanten Blutdruckspitzen und ihrer beschleunigten Herzfrequenz für das Herz günstige Effekte, während eine andere Form der Druckbelastung des Herzens, der krankhafte Bluthochdruck, ihm schadet? Auf diese Frage glauben Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK) jetzt eine Antwort gefunden zu haben – und zwar im Bereich der kardialen Genregulation.

Die Wissenschaftler um Prof. Johannes Backs, Direktor der Abteilung Molekulare Kardiologie und Epigenetik am Universitätsklinikum Heidelberg, haben sich ein bestimmtes epigenetisches Enzym angesehen, die Histondeacetylase 4 (HDAC4). Sie ist an der Regulation unterschiedlicher kardialer Gene beteiligt, und ihre Aktivität ist abhängig von der Belastung des Herzens.

Ein Abbauprodukt des HDAC4 ist das HDAC4-Fragment HDAC4-NT. Die DZHK-Wissenschaftler konnten zeigen, dass dieses Fragment bei Mäusen nach körperlicher Belastung angereichert wird, nicht dagegen nach einer dauerhaften Druckbelastung, wie sie für den Bluthochdruck typisch ist. Wenn nun die Mäuse so genetisch verändert wurden, dass sie HDAC4-NT nicht mehr bilden konnten, führte die sportliche Aktivität plötzlich zu einer kurzzeitigen Herzinsuffizienz, die sich dann aber wieder normalisierte.

Kardialer Schutzmechanismus gegen Überlastung …

Mit anderen Worten: HDAC4-NT scheint das Herz vor einer akuten Verschlechterung der Herzfunktion und teilweise auch vor Remodelling-Prozessen schützen zu können. Bei sportlicher Betätigung, bei der die Histondeacetylase 4 hochreguliert wird, schützt das Herz sich quasi auf diesem Weg selbst vor der Überlastung. Umgekehrt schützte der Transfer jener Abschnitte des Hdac4-Gens, die für das Fragment HDAC4-NT codieren, Mäuse, die das HDAC4-NT-Fragment nicht bilden können, vor der durch Sport verursachten Herzschwäche.

… der bei Bluthochdruck aber nicht funktioniert

Beim Bluthochdruck funktioniert dieser Schutz nicht mehr. Dies erklären die Wissenschaftler damit, dass die Aktivität der an der HDAC4-NT-Bildung beteiligten Proteinkinase A bei Dauerbelastung nachlässt, was letztlich zu einer Verringerung der protektiven HDAC4-NT-Fragmente führt. Dies habe wiederum Auswirkungen auf den Energiestoffwechsel: Er wird weg vom Fett und stärker in Richtung Zucker verschoben. Es entstehen vermehrt Zuckerreste, die sich vermehrt an kardiale Eiweiße anlagern; diese glykosylierten Proteine hemmen den Kalziumstoffwechsel, was letztlich die Kontraktilität reduziert und die akute Herzinsuffizienz auslöst.

Backs betont, dass damit ein Weg beschrieben werde, wie äußere Faktoren über epigenetische Mechanismen indirekt die Herzfunktion beeinflussen. Diesen Weg gebe es auch beim Menschen. Inwieweit die Behandlung mit HDAC4-NT oder dem dafür codierenden Gen eine auch für Menschen geeignete, kardioprotektive Therapie darstellen könnte, soll jetzt untersucht werden.

Literatur

Lehmann LH et al. A proteolytic fragment of histone deacetylase 4 protects the heart from failure by regulating the hexosamine biosynthetic pathway. Nature Medicine; 11. Dezember 2017; https://doi.org/10.1038/nm.4452

Deutsches Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK). Sport ist gut fürs Herz, Bluthochdruck schlecht – Forscher finden Gründe. 11. Dezember 2017

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