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„Jeder Mensch –in jedem Land der Welt- sollte die Möglichkeit haben, ein langes und gesundes Leben zu führen.“
(World Health Organization, www.who.int/health-topics/ageing)

 

Das Herz altert?

Besonders vor dem Hintergrund, dass bis zum Jahr 2050 weltweit nahezu eine Verdopplung der Bevölkerungsgruppe der über 60 jährigen auf dann mehr als 2 Milliarden Menschen erwartet wird (World Health Organization), ist es essentiell eine gesunde Alterung und Therapiemaßnahmen für alters-assoziierte Krankheiten sicherzustellen. Alle Länder weltweit stehen zunehmend vor den Herausforderungen, ihre Gesundheits- und Sozialsysteme auf diesen demografischen Shift mit den damit verbundenen Folgen vorzubereiten. Dabei stellt der Alterungsprozess einen bedeutenden Risikofaktor für die Entwicklung verschiedenster Erkrankungen dar. Vor allem die Alterung des Herzkreislaufsystems geht mit tiefgreifenden Veränderungen einher: Auf Zellebene zeigen sich im Laufe des Lebens u.a. Veränderungen an Mitochondrien, den Energiekraftwerken der Zellen, die Akkumulation freier Sauerstoffradikale und zunehmende Entzündungsprozesse bei gleichzeitig begrenzter Reparaturfähigkeit der Zellen. Auf Organebene finden sich eine Hypertrophie des Herzgewebes und die vermehrte Akkumulation von Bindegewebe sowohl im Herzen (sog. myokardiale Fibrose) als auch an den großen Gefäßen genauso wie die Entstehung von arteriosklerotischen Plaques und eine Verschlechterung der Herzfunktion. Diese Mechanismen führen in komplexen Zusammenspielen auch mit anderen Organen zu den klinisch sichtbaren Bildern des Bluthochdrucks, der koronaren Herzkrankheit, des Herzinfarktes und des Herzversagens. Vor allem ab dem 5. Lebensjahrzehnt ist deshalb mit einem deutlichen Anstieg an kardiovaskulären Erkrankungen zu rechnen. Die Erforschung und Aufklärung dieser Mechanismen und zugrundeliegender Ursachen genauso wie auch deren Behandlung und Vorbeugung sind essentiell, um dem prognostizierten massiven Anstieg an Herzkreislauferkrankungen besonders in den älteren Bevölkerungsgruppen adäquat begegnen zu können.

Welches Tiermodell wofür?

In der biomedizinischen Forschung stehen verschiedene Tiermodelle zur Überprüfung von Forschungsfragen im kardiologischen Bereich zur Verfügung. Vor allem Nagetierspezies und Schweine werden gegenwärtig genutzt, um molekulare und funktionelle Mechanismen von Herzpathologien zu erforschen, neue Operationsmethoden und Therapiemöglichkeiten zu testen oder um mögliche Biomarker für Herzkreislauferkrankungen zu identifizieren. Auch wenn auf diesen Wegen viele essentielle Informationen gewonnen werden können, so beschränken doch verschiedene Unterschiede zwischen den Tierspezies und die genetische Distanz zum Menschen in manchen Bereichen die Übertragung gewonnener Erkenntnisse in den Humanbereich.

Die Nutzung nicht-menschlicher Primatenspezies öffnet hier neue Möglichkeiten: Besonders kurzlebige Arten wie der Weißbüschelaffe (Callithrix jacchus, 300-500g, durchschnittliches Lebensalter 12 Jahre) zeigen schon im Alter von wenigen Jahren erste natürliche Alterserscheinungen wie Knorpeldefekte, Hörverlust und Nervenzelldegeneration. Zudem ist aus Kolonie-Untersuchungen bekannt, dass sie vergleichbar zum Menschen Übergewicht und Diabetes entwickeln können.

Worum geht’s?

Im Rahmen des Forschungsschwerpunktes „Kardiovaskuläre Alterung“ untersucht und charakterisiert unsere Abteilung in einem ersten Schritt zunächst den Weißbüschelaffen als potentielles Tiermodell für altersassoziierte Herzkreislaufveränderungen. Molekularbiologische Untersuchungen werden im Rahmen eines interdisziplinären, vom Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung e.V. geförderten Projektes mit funktionellen Herzkatheteruntersuchungen und nicht-invasiven Bildgebungsverfahren genutzt, um physiologische Daten für die Spezies Weißbüschelaffe erheben zu können. In Kooperation mit internen und externen Kollegen werden zudem weitere Organe auf Alterserscheinungen untersucht. In einem zweiten Schritt sollen Biomarker und mögliche humanrelevante Therapieansätze für die auftretenden Veränderungen identifiziert werden, bevor diese dann zukünftig anhand von Krankheitsmodellen erprobt werden können.

Aorten von einem jungen (oben) und alten (unten) Weißbüschelaffen, angefärbt mit Oil Red O (ORO)-Färbung zur Markierung von Fettablagerungen/Plaques im Gefäß.

Bilder zu einem gemeinsamen Kooperationsprojekt mit dem Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften, Arbeitsgruppe Translationale Molekulare Bildgebung (Leiterin: Prof. Frauke Alves): Dargestellt sind Schnitte aus dem Herzgewebe von Weißbüschelaffen sichtbar gemacht mittels Multiphotonenmikroskopie. In unterschiedlichen Bereichen (obere Zeile: Herzgewebe, mittlere Zeile: Gefäßbereiche, untere Zeile: Herzoberfläche) lassen sich mit diesem Bildgebungsverfahren verschiedene Gewebetypen darstellen. In überlagerten Bildern (rechte Spalte) wird so weiß das Bindegewebe sichtbar (entnommen aus Khan et al. Label-free imaging of age-related cardiac structural changes in non-human primates using multiphoton nonlinear microscopy, Biomed Opt Express. 2021 Nov 1; 12(11): 7009–7023).

Beispielbilder von histologischen Färbungen aus dem Herzgewebe von jungen (links) und alten (rechts) Weißbüschelaffen zur Darstellung von Bindegewebe (blau) zwischen violettem Herzgewebe.

Kooperationen

Extern:

Medizinische Hochschule Hannover: Prof. Thomas Thum
https://www.mhh.de/institute-zentren-forschungseinrichtungen/imtts

 

Institut für Pharmakologie und Toxikologie - Universitätsmedizin Göttingen : Priv-Doz. Dr. rer. nat.  Laura Zelarayan
http://www.pharmacology.med.uni-goettingen.de/AG_Zelarayan.html

 

Max-Planck-Institut für Neurobiologie des Verhaltens – caesar: Dr. Silke Haverkamp
https://mpinb.mpg.de/en/research-groups/groups/computational-neuroethology/members.html

 

Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften, Arbeitsgruppe Translationale Molekulare Bildgebung: Prof. Frauke Alves
https://www.mpinat.mpg.de/de/alves

 

Universitätsmedizin Göttingen Institut für Neuroanatomie: Prof. Jochen Staiger
http://www.neuroanatomie.uni-goettingen.de/de/staff/1-jochen-staiger

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