Institut für Herz- Kreislaufphysiologie

In dem Institut für Herz- Kreislaufphysiologie (Direktorin: Frau Prof. Dr. Dörthe M. Katschinski) untersuchen vier Arbeitsgruppen inwieweit Veränderungen in zellulären Signalwegen an der Entstehung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen beteiligt sind.

Intrazelluläre Kommunikation ist wichtig für die normale Funktion von Körperzellen. Zellen reagieren auf Veränderungen in ihrer Umgebung mit der Produktion von sekundären Botenstoffen und einer spezifischen Genexpression. Beides ist für die adäquate Anpassung an Belastung essentiell. In dem Institut für die Herz-Kreislaufphysiologie werden vor allem Arbeiten zu den Themen Calcium-, Redox- (Arbeitsgruppe Prof. Dr. I. Bogeski und Arbeitsgruppe Prof. Dr. V.V. Belousov) und Sauerstoff-Signaling (Arbeitsgruppe Prof. Dr. D.M. Katschinski) durchgeführt.

Ein Herzinfarkt entsteht bei einer verminderten Blutzufuhr zum Herzen. Durch die damit einhergehende Reduktion des zur Verfügung stehenden Sauerstoffs entsteht eine Hypoxie. Unter diesen hypoxischen Bedingungen kann der Energiestoffwechsel der Herzmuskelzellen nicht weiter aufrechterhalten werden. Die Leistungsfähigkeit der Herzmuskelzellen ist in besonderer Weise abhängig von der Verfügbarkeit von Sauerstoff. Daher sterben in Konsequenz Zellen während eines Herzinfarkts ab. Während der anschließenden Vernarbung des Herzens wandern Bindegewebszellen in das hypoxische Gewebe ein. Eine Anpassung an die Hypoxie wird durch die Aktivierung eines spezifischen Genprogramms gewährleistet. Wir untersuchen, inwieweit eine Manipulation dieses Programms in Herzmuskelzellen bzw.  Bindegewebszellen die Funktionsfähigkeit des Herzens in Hypoxie verbessern kann.

Als Nebenprodukt der Verstoffwechselung von Sauerstoff entstehen Sauerstoffradikale. Diese reaktiven Sauerstoffspezies werden u.a. für die intrazelluläre Kommunikation genutzt. Eine Überproduktion kann allerdings zum Zelltod führen. Wir untersuchen die Redox-Balance und Signalwege, die durch die Sauerstoffradikale beeinflusst werden mit einem besonderen Fokus auf den intrazellulären Calciumhaushalt. Die intrazelluläre Calciumkonzentration hat eine besondere Bedeutung für die Kontraktionskraft aber auch für den Energiehaushalt von Zellen. Um die Sauerstoffradikale und Calcium Signale messen zu können, werden moderne Biosensoren entwickeln, die die Produktion der kurzlebigen Moleküle per Fluoreszenz sichtbar machen.

Für die gezielte Stimulation von Herzmuskelzellen werden Methoden der Optogenetik eingesetzt (Arbeitsgruppe Prof. Dr. Dr. T. Brügmann). Dies bedeutet, Zellen so genetisch zu manipulieren, dass spezifisch einzelne Prozesse mit Licht aktiviert oder inhibiert werden können. Diese Methode benutzen wir, um physiologische und pathophysiologische Prozesse im Herzen besser zu verstehen. Außerdem entwickeln wir neue therapeutische Ansätze, die in Zukunft zum Beispiel eine schonendere Arrhythmieterminierung im Patienten erlauben könnten.

Direktorin

Prof. Dr. med. Dörthe M. Katschinski

Sekretariat

  • Direktorin des Instituts für Herz- und Kreislaufphysiologie

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