"Mit den von uns und anderen Forschungsgruppen weltweit entwickelten hochauflösenden Mikroskopie-Techniken erhalten wir faszinierenden Einblicke in die dynamische Ultrastruktur des Herzens", sagt die Leiterin der Studie Dr. Eva Rog-Zielinska. Sie leitet die Abteilung für 4D-Bildgebung am Institut für Experimentelle Kardiovaskuläre Medizin (IEKM) des Universitäts-Herzzentrums am Universitätsklinikum Freiburg. "Wir können damit den dreidimensionalen Aufbau von Herzzellen in bisher ungeahnter Präzision analysieren. Unsere Bildpunkte bestehen aus Würfeln – sogenannte Voxel – mit einer Kantenlänge im Nanometerbereich. Zum Vergleich: Ein Nanometer ist die Strecke, die ein Fingernagel in einer Sekunde wächst", verdeutlicht Rog-Zielinska.
Eine große Herausforderung besteht nun darin, ultrahochauflösende Abbildungen mit der Bewegung des Herzens zu verknüpfen. "Dank der großen Fortschritte in der Bildgebung der letzten Jahre verstehen wir jetzt viel besser, wie sich Muskel- und Bindegewebszellen im schlagenden Herzen verhalten", so Ko-Autor Prof. Peter Kohl, Direktor des IEKM, der auch Sprecher des Sonderforschungsbereich 1425 zur Narbenbildung am Herzen ist.
Für die präzisen molekularen Einblicke spielt die Elektronenmikroskopie selbst, aber auch neu entwickelte Methoden der Vor- und Nachbereitung entsprechender Proben eine zentrale Rolle. "Besonders spannend ist, dass wir Muskelzellen wie einzelne Bilder in einem Film aufnehmen können – dank millisekundengenauer Hochdruckgefrierung. So sehen wir dem Herz und all seine molekularen Strukturen quasi in Superzeitlupe beim Schlagen zu", so Kohl.
Die mikroskopischen Aufnahmen werden am IEKM mit Hilfe von Programmen auf Basis Künstlicher Intelligenz ausgewertet und mit Computersimulationen ergänzt, um die Herzfunktion und krankhafte Veränderungen möglichst real darzustellen. "Diese neu gewonnenen Einblicke ermöglichen uns ein völlig neues Verständnis der Herztätigkeit, und darauf aufbauend die Entwicklung neuer therapeutischer Ideen. Wir sehen einer sehr spannenden Zeit der Herzforschung entgegen", sagt Kohl.
MEDICA.de; Quelle: Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau
