DKFZ-Studie

Herzschwäche durch Kohlenhydrate als Energiequelle?

Das Herz bezieht seine Energie vorrangig aus Fettsäuren. Stellt sich der Stoffwechsel jedoch auf andere Energiequellen um, kann Herzinsuffizienz die Folge sein, wie Wissenschaftler aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) und der Universität Heidelberg jetzt entdeckt haben („Circulation“). Das unterstreiche nicht nur die Rolle des Stoffwechsels bei Herzinsuffizienz. Die Erkenntnisse seien auch für den Einsatz bestimmter Krebs-Medikamente von Bedeutung, meldet das DKFZ.

„Das bedeutet nicht, dass wir Kohlenhydrate vom Speiseplan streichen sollen“, sagt Studienautor Fischer.
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„Es ist schon länger bekannt, dass Herzinsuffizienz eine Veränderung im Stoffwechsel nach sich zieht“, sagt Professor Andreas Fischer vom Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg und von der Medizinischen Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg. Während gesunde Herzen ihren Energiebedarf zu mehr als 75 Prozent aus Fettsäuren gewinnen, steigen geschwächte Herzen auf Kohlenhydrate als bevorzugte Energiequelle um. Doch der Zusammenhang gilt auch umgekehrt. In Zusammenarbeit mit weiteren Wissenschaftlern hat Fischer jetzt festgestellt: Eine Umstellung des Stoffwechsels von Fettsäuren als Energiequelle zugunsten von Kohlenhydraten verursacht Herzinsuffizienz.

Als biochemischen Schlüssel zu diesem Effekt identifizierte das Team ein Rezeptormolekül namens Notch-1. Mit Hilfe eines therapeutischen Antikörpers, der vorwiegend in Zellen der Blutgefäßwand wirkt, hatten die Wissenschaftler bei Mäusen den Notch-1-Signalweg blockiert. In der Folge entwickelten die Tiere eine Herzinsuffizienz. In einem weiteren Experiment nutzten die Forscher einen genetischen Trick und züchteten Mäuse, bei denen sich die Notch-1-Signalübertragung gezielt in den Endothelzellen, die die Blutgefäße von innen auskleiden, ausschalten lässt. Wieder erkrankten die Tiere innerhalb weniger Wochen an Herzinsuffizienz.

„Dieser deutliche Effekt hat uns selbst überrascht“, sagt Dr.- Markus Jabs, Erstautor der Studie. Doch er hat auch eine Erklärung parat: „Damit Nährstoffe aus den Blutgefäßen in den Herzmuskel gelangen, müssen sie durch die Endothelzellen transportiert werden.“ Wir haben nun den Rezeptor Notch-1 als wichtige Kontrollinstanz für den Transport von Fettsäuren aus dem Blut ins Herzmuskelgewebe identifiziert. Wird Notch-1 blockiert, stehen dem Herzen weniger Fettsäuren zur Verfügung und es muss auf Zucker als Energiequelle umsteigen“, so Jabs. Dabei wird ein weiterer Signalweg namens mTOR-aktiviert, der zu einem Wachstum des Herzmuskels und schließlich zur Herzinsuffizienz führt. Ein Blockieren dieses Signalwegs konnte im Experiment verhindern, dass die Mäuse eine Herzinsuffizienz entwickelten. Denselben Effekt hatte eine extrem kohlenhydratarme Diät.

„Das bedeutet jedoch nicht, dass wir Kohlenhydrate vollständig vom Speiseplan streichen sollen, um Herzinsuffizienz zu verhindern“, sagt Fischer. Er ist überzeugt, dass kohlenhydrathaltige Ernährung alleine keine Herzschwäche verursacht. „Unsere Ergebnisse zeigen aber, welche wichtige Bedeutung eine Veränderung des Stoffwechsels, etwa aufgrund von angeborenen oder erworbenen Stoffwechselerkrankungen, für den Verlauf einer Herzinsuffizienz hat.“ Möglicherweise habe das Forscherteam damit eine wichtige Stellschraube für die Therapie der Herzschwäche aufgezeigt, heißt es in der Mitteilung.

Die Ergebnisse der DKFZ-Forscher könnten darüber hinaus eine weitreichende Bedeutung für die Krebsforschung haben. Denn Notch-1 erfüllt im Körper vielfältige Funktionen und ist das Produkt eines Onkogens. Mutationen, die zu einer verstärkten Aktivierung führen, können das Entstehen und die Entwicklung von Tumoren begünstigen.

Das mache den Notch-Signalweg zu einem interessanten Angriffspunkt für die Krebstherapie. Zumindest theoretisch: Denn bei einigen frühen klinischen Studien mit einem Wirkstoff, der diesen Signalweg blockiert, erkrankten Probanden an einer Herzinsuffizienz. „Unsere Ergebnisse können diese vermeintlich überraschende Nebenwirkung nun erklären“, sagt Fischer. „Solche Wirkstoffe sollten daher nur unter sehr engmaschiger kardiologischer Kontrolle eingesetzt werden.“ Möglicherweise könnten auch spezielle Diäten oder eine zusätzliche Blockade des mTOR-Signalwegs während der Behandlung helfen, die lebensbedrohliche Nebenwirkung Herzinsuffizienz zu verhindern, vermutet der Wissenschaftler.

24.01.2018 15:02:59, Autor: Dr. med. Thomas Kron