Millionen Menschen leiden an Herzinsuffizienz. Selbst bei optimaler Therapie beträgt die jährliche Sterberate immer noch rund 10%. Die Erforschung der molekularen Grundlagen könnte helfen, die Behandlung noch gezielter zu gestalten.
Energiestoffwechsel ...
Der Energiestoffwechsel des Herzens setzt sich aus drei Hauptkomponenten zusammen: der Substratverwertung, der oxidativen Phosphorylierung sowie dem ATP-Transfer und -verbrauch. Die Substratverwertung umfasst die zelluläre Aufnahme von freien Fettsäuren und Glukose, deren Abbau durch Betaoxidation und Glykolyse und den Eintritt der Metaboliten in den Zitratzyklus. Bei der oxidativen Phosphorylierung wird von der mitochondrialen Atmungskette Energie produziert; aus ADP entsteht das hochenergetische ATP, das die direkte Energiequelle für alle Energie verbrauchenden Reaktionen im Herzen ist. Der ATP-Transfer schließlich beinhaltet den Energietransport in die Myofibrillen des Herzens, wo es verbraucht wird; Helfer dabei ist das Kreatinkinase-System. Die Kreatinkinase katalysiert die Phosphorylierung von etwa zwei Dritteln des gesamten Kreatinpools im Herzen zu Phosphokreatin; das übrige Drittel bleibt freies Kreatin. Eine wichtige Funktion des Kreatinkinase-Systems ist seine Wirkung als Energiepuffer. Wenn der Energiebedarf das Angebot übersteigt, fällt der Phosphokreatinspiegel und hält so die ATP-Konzentration auf einem normalen Niveau – der Spiegel an freiem ADP steigt aber. Dieser behindert die Funktion intrazellulärer Enzyme.
... in Turbulenzen
Die Veränderungen des kardialen Energiestoffwechsels bei Herzinsuffizienz betreffen alle drei Komponenten: Bei der Substratverwertung wird die Glukose-Utilisation zunächst hochreguliert und dann heruntergefahren. Die Fettsäurenverwertung nimmt ebenfalls ab, was zum Teil durch Downregulation des Peroxisom-Proliferator-aktivierten Rezeptors alpha (PPARa) vermittelt wird.
Die Veränderungen bei der oxidativen Phosphorylierung sind durch eine verringerte Energieproduktion gekennzeichnet, mit einem Rückgang des Sauerstoffverbrauchs und einer Aktivitätsminderung der Atmungskette und der ATP-Synthase, zum Teil vermittelt durch Downregulation des PPARalpha-Koaktivators 1alpha (PPARa-1a).
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