Forscher entdecken molekulare Mechanismen hinter mitochondrialer Dysfunktion bei chronischer Herzinsuffizienz

Untersuchungen in Japan haben einige molekulare Mechanismen der mitochondrialen Dysfunktion bei chronischer Herzinsuffizienz aufgedeckt.
Chronische Herzinsuffizienz führt zu Funktionsstörungen der Zellkraftwerke, teilweise aufgrund des übermäßigen Verbrauchs einer wichtigen Zwischenverbindung bei der Energieerzeugung. Eine Nahrungsergänzung zum Ausgleich könnte sich als vielversprechende Strategie zur Behandlung von Herzinsuffizienz erweisen. Die Ergebnisse wurden von Wissenschaftlern und Kollegen der Universität Hokkaido in Japan in der Zeitschrift PNAS veröffentlicht.
Mitochondrien sind kleine Organellen, die in fast jeder Zelle vorkommen und für die Umwandlung von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen in Energie verantwortlich sind, um biochemische Reaktionen anzutreiben. Es ist bekannt, dass chronische Herzinsuffizienz mit mitochondrialer Dysfunktion assoziiert ist, aber wie dies auf molekularer Ebene geschieht, ist noch weitgehend unbekannt.
Ein Forschungsteam, bestehend aus dem Molekularbiologen Hisataka Sabe (Universität Hokkaido), den Spezialisten für Herz-Kreislauf-Medizin Shingo Takada (Universität Hokkaido und Hokusho) und Shintaro Kinugawa (Universität Kyushu) und ihren Kollegen untersuchte die biochemischen Prozesse, die bei Mäusen mit chronischer Herzinsuffizienz ablaufen einen Teil der Blutversorgung ihres Herzens chirurgisch blockieren. Sie untersuchten speziell Herzzellen außerhalb der Grenzen von totem Gewebe.
Sie fanden eine signifikante Reduktion einer Verbindung namens Succinyl-CoA, die ein Vermittler im Tricarbonsäurezyklus der Zelle ist. Dieser Zyklus, der in den Mitochondrien stattfindet, spielt eine wichtige Rolle beim Abbau organischer Moleküle, um Energie freizusetzen.
Weitere Untersuchungen ergaben, dass diese Verringerung des Succinyl-CoA-Spiegels zumindest teilweise durch seinen übermäßigen Verbrauch für die Synthese von Häm verursacht wurde, das für die mitochondriale oxidative Phosphorylierung unerlässlich ist. Dieser letztere Prozess wird benötigt, um energietragende und speichernde Moleküle durch Mitochondrien zu übertragen und zu synthetisieren.
Die Zugabe einer Verbindung namens 5-Aminolävulinsäure (5-ALA) zum Trinkwasser von Mäusen unmittelbar nach der Unterbrechung der Blutzufuhr zu einem Teil des Herzens verbesserte signifikant ihre Herzfunktion, ihre Laufleistung und ihr Überleben. Auf molekularer Ebene verbesserte es die oxidative Phosphorylierungskapazität der Mitochondrien des Herzmuskels und schien ihre Succinyl-CoA-Spiegel wiederherzustellen.
Weitere Forschung ist erforderlich, um andere Faktoren zu klären, die an der Verringerung der mitochondrialen Succinyl-CoA-Spiegel bei Herzinsuffizienz beteiligt sind. So fanden die Wissenschaftler Hinweise darauf, dass Succinyl-CoA auch in von Herzinsuffizienz betroffenen Mitochondrien zu viel aufgenommen werden kann, um Ketone als Energiequelle abzubauen. Es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um zu verstehen, warum dies passieren könnte und ob es wirklich einen direkten Zusammenhang zwischen den beiden gibt.
„Unsere Ergebnisse fördern das Verständnis der detaillierten metabolischen Veränderungen, die bei chronischer Herzinsuffizienz auftreten, und könnten zur Entwicklung einer natürlicheren Prävention und Behandlung der Erkrankung beitragen“, sagen die Teammitglieder. „Darüber hinaus könnte eine Kombination aus Ernährungsinterventionen, die die metabolischen Störungen korrigieren können, die bei chronischer Herzinsuffizienz auftreten – wie in dieser Studie gezeigt – und derzeit verwendeten therapeutischen Medikamenten bei der Behandlung dieser Krankheit sehr effektiv sein.“
Quelle:
Referenz:
Takada, S., et al. (2022)Succinyl-CoA-basierte Energiestoffwechselstörung bei chronischer Herzinsuffizienz. PNAS. doi.org/10.1073/pnas.2203628119.
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