Erste Einblicke in die Kontrolle des Herzschlags

Das Herz schlägt im Takt der
Umwelt dank des Proteins ILK
© PixelQuelle

Ein Sensor ermöglicht es dem Herzen sich auf wechselnde Umweltbedingungen einzustellen. Er nimmt Veränderungen des Blutdrucks oder der Herzfüllung wahr und sendet Signale an die Herzmuskelzellen. Diese können dann optimal auf die geänderten Bedingungen reagieren. Diesen Mechanismus haben Wissenschaftler des Nationalen Genomforschungsnetzes (NGFN) nun entschlüsseltet.

Ein wichtiger Bestandteil dieses mechanischen Sensors ist offenbar das Protein ILK (engl.: integrin linked kinase). Die Wissenschaftler untersuchten zahlreiche Zebrafische, um die genetischen Ursachen von Herzerkrankungen aufzuspüren. In der Zebrafisch-Mutante msq (engl.: main squeeze) wurden sie fündig: Der Fisch trägt eine genetische Variante im ilk-Gen, die dazu führt, dass das Protein ILK nicht mehr richtig funktioniert. Die msq-mutanten Herzzellen verlieren dabei ihre Fähigkeit, Veränderungen im Blutdruck oder der Herzfüllung wahrzunehmen. Das hat zur Folge, dass der Herzschlag des Fisches fortschreitend schwächer wird, bis das Herz schließlich stehen bleibt.

ILK, das zu der Familie der Kinasen gehört, funktioniert wie ein mechanischer Sensor. Wenn das Herz stärker belastet ist, dehnen sich die Herzmuskelzellen. ILK erkennt diese Dehnung, da es über ein Proteinnetzwerk die zwei wichtigsten Strukturelemente des Herzmuskels, die Zellhülle und die Z-Scheibe, verbindet.

Das Protein schaltet Signalmechanismen ein, die jede mechanische Veränderung an die Kommandozentrale der Herzmuskelzelle, den Zellkern, melden. Der Zellkern wiederum steuert die Produktion der beiden Hormone VEGF (engl.: vascular endothelial growth factor) und ANF (engl.: atrial natriuretic factor). Beide Hormone sind notwendig, um den Herzschlag zu kontrollieren. Da ILK in der Zebrafisch-Mutante msq nicht richtig funktioniert, kommt es zu einem Mangel an VEGF und ANF. Das führt dazu, dass das Herz nicht mehr richtig schlägt.


MEDICA.de; Quelle: Nationales Genomforschungsnetz