Entdeckung könnte Wissenschaftlern helfen, Behandlung von Herzproblemen

Die Durchschnittliche Herz schlägt 35 Millionen mal in einem Jahr – von 2,5 Milliarden mal im Laufe eines Lebens. Diese Schläge müssen präzise kalibriert sein; sogar eine kleine Abweichung von der metronomischen Rhythmus plötzlichen Tod führen kann. Für Jahrzehnte haben Wissenschaftler sich gewundert, genau wie das Herz bleibt, die so genau auf den Rhythmus, obwohl es enthält so viele bewegliche Teile.

Nun, Forscher an der University of Maryland School of Medicine (UM-SOM) haben dazu beigetragen, identifizieren, wie ein bestimmtes protein spielt eine zentrale Rolle in diesem erstaunlichen Konsistenz. Dies ist das erste mal, der Mechanismus wurde bereits beschrieben; die Entdeckung könnte schließlich den Wissenschaftlern helfen, Behandlung von Herz-Probleme, töten Millionen von Menschen jedes Jahr.

W. Jonathan Lederer, MD, PhD, professor für Physiologie an der UM-SOM, sowie Direktor des Center for Biomedical Engineering and Technology und David Warshaw, PhD, professor für molekulare Physiologie und Biophysik an der University of Vermont (UVM) und der Cardiovascular Research Institute of Vermont, die beschreiben, wie myosin-bindendes protein C („C protein“) ermöglicht die Muskelfasern im Herzen zu arbeiten, in perfekter Synchronität. Die Ergebnisse erscheinen heute in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Science die Fortschritte.

„Dieses protein stellt sich heraus, sehr wichtig zu sein, in diesem Prozess“, so Dr. Lederer. „Das ist eine wirklich spannende zu finden. Wir betrachten eine Menge von Forschung, die wir tun können, mit diesem neuen wissen. Wir werden weiter zu untersuchen, diese in alle Arten von Möglichkeiten.“

Für Jahre haben Forscher gewusst, dass Kalzium fungiert als Auslöser für den Herzschlag, die Aktivierung der Proteine führen, dass die sarcomeres – die faserigen Proteine, die Herz-Muskel-Zellen – Vertrag. Dr. Lederer festgestellt, dass die Kalzium-Moleküle sind nicht gleichmäßig verteilt über die Länge der einzelnen die sarkomere; die Moleküle werden freigesetzt, die aus den enden. Trotz dieser, die sarcomeres Vertrag einheitlich. Doch wie genau bleibt ein kniffliges Rätsel.

Dres. Lederer, Warshaw und Ihre Kollegen fanden die Antwort: C-protein. Dieses protein war bereits bekannt, gibt es in den Herz-Muskel-Zellen, aber bis jetzt, seine Funktion war unbekannt. Mit einem Tiermodell untersuchten die Forscher die Physiologie der sarcomeres, Messung der calcium-Freisetzung und der Muskel-Fasern, die mechanische Reaktion. Es stellt sich heraus, dass C-protein sensibilisiert bestimmte Teile der die sarkomere calcium. Als Ergebnis der Mitte der die sarkomere Verträge nur so viel, wie das endet, obwohl er viel weniger Kalzium. In anderen Worten, C protein ermöglicht die sarcomeres synchron zu kontrahieren.

„Kalzium ist wie die Zündkerzen in einem Auto-Motor-und-C-protein wirkt wie die Ringe, die der Steigerung der Effizienz der Bewegung der Kolben, die“, sagt Michael J. Präfix, PhD, assistant professor in der Abteilung für Molekulare Physiologie und Biophysik UVM.

C-protein scheint eine wichtige Rolle in vielen Formen von Herzerkrankungen. In den schwersten Fällen, die defekte in C-protein führen zu sehr schweren Herzrhythmusstörungen, die zu plötzlichen Tod, wenn das Herz verliert die Fähigkeit, Blut zu Pumpen. In den USA, Arrhythmien beitragen, etwa 300.000 Todesfälle pro Jahr, nach der American Heart Association. (Nicht alle Herzrhythmusstörungen sind lebensgefährlich, einige können gesteuert werden, mit Medikamenten und elektrischer stimulation.)

Lederer und seine Kollegen denken, dass es möglich sein kann, Einfluss auf Herzrhythmusstörungen durch Veränderung der Aktivität von protein C durch Drogen. „Ich glaube, das könnte sehr groß sein“, sagt Dr. Lederer. „Dieses protein ist definitiv eine drug-target.“

Dres. Lederer und Warshaw auch zusammen mit Wissenschaftlern der University of Pennsylvania, der University of Massachusetts Medical School, Cincinnati Children ‚ s Hospital Medical Center, und Eulji-Universität in Südkorea.

„Diese Arbeit von Dr. Lederer und seine Kollegen ist ein gutes Beispiel für kooperative Grundlagenforschung mit potentiell großen translationale Auswirkungen,“ sagte Dekan E. Albert Reece, MD, PhD, MBA, der auch als vice president für Medizinische Angelegenheiten der Universität von Maryland und der John Z. und Akiko K. Bowers Distinguished Professor und Dekan der School of Medicine. „Über die elegante Erkenntnissen dieser Arbeit, es bleiben viele Herausforderungen, die in der Enthüllung, wie protein C Mutationen produzieren kontraktile und Arrhythmie-Dysfunktion-Krankheit“.

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