Nachrichten 30.12.2019

Alternde Herzen kommen genetisch aus dem Takt

Was genau bedeutet Altern? Am Herzen haben Wissenschaftler des DZHK das jetzt etwas genauer untersucht. Ergebnis: Alte Herzzellen arbeiten nicht mehr so harmonisch wie jüngere Herzzellen. Und sie tun Dinge, die die zelluläre Jugend nicht tut.

Wie sich die Herzfunktion im Alter verändert, lässt sich mit bildgebenden Verfahren wie der Echokardiographie oder der Kardio-MRT gut zeigen. Doch was genau liegt diesen Veränderungen auf zellulärer Ebene zugrunde? Das haben Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Herz-Kreislauf-Erkrankungen (DZHK) um Dr. Sascha Bauer (Max Delbrück Zentrum Berlin Buch) und Prof. Dr. Stefanie Dimmeler (Universität Frankfurt) untersucht.

Sie haben dazu bei rund 28000 Zellen aus den Herzen von Mäusen aller Altersstufen die Genaktivität analysiert. Dies geschah mit Hilfe der Einzelzelltranskriptionsanalyse, einer neuen Methode, die es erlaubt, die Aktivität von Genen für jede Zelle gesondert zu messen. Dabei gab es zwischen alten und jungen Herzen deutliche Unterschiede, und zwar vor allem bei den Bindegewebszellen, den Fibroblasten.

Genaktivität alter Zellen ist variabler

Deren Genaktivität ist bei alten Zellen vergleichsweise variabel, während junge kardiale Fibroblasten genetisch ziemlich im Gleichschritt agieren. „Insgesamt führt das dazu, dass die Zellen nicht mehr so gut zusammenarbeiten“, so Sauer. „Dadurch gerät das hochkomplexe System Herz etwas durcheinander.“ Im Epikard gab es außerdem einige Fibroblasten, in denen Gene aktiv waren, die zu Verkalkungen führen und die bei jungen Herzen nicht aktiv sind. Dass alternde Fibroblasten in sonst gesunden Herzen zur Verkalkung kardiovaskulärer Strukturen beitragen, sei so noch nicht bekannt gewesen, so die Wissenschaftler.

Auch ungünstige, altersabhängige Effekte von Fibroblasten auf das Endothel konnten die DZHK-Wissenschaftler nachweisen. Das betrifft Gene, die für bestimmte Botenstoffe, die Serpine, kodieren, die die Zelladhäsion der Endothelzellen ungünstig beeinflussen. Diese negativen Effekte auf das Endothel blieben aus, wenn die Serpine durch Antikörper eliminiert wurden.

Die Herzmuskelzellen der Mäuse zeigten nicht im selben Ausmaß altersabhängige Veränderungen wie die kardialen Fibroblasten. Auch hier war aber die Genexpression bei alten Zellen variabler als bei jungen Zellen. Das betraf vor allem Proteine, die für die Muskelkontraktion wichtig sind, weniger dagegen Gene des Zellstoffwechsels. 

Insgesamt deute einiges darauf hin, dass insbesondere hochspezialisierte Zellen bzw. Zellfunktionen altersabhängige Veränderungen zeigen, so Sauer. Warum das so ist, ist im Moment noch unklar, soll aber weiter untersucht werden.

Literatur

Vidal R et al. Transcriptional heterogeneity of fibroblasts is a hallmark of the aging heart. JCI Insight 2019. !4. November 2019. doi 10.1172/jci.insight.131092

DZHK Pressemeldung, 16. Dezember 2019