Medizintechnik 23. Apr 2024 Von Bettina Reckter Lesezeit: ca. 2 Minuten

Herzrhythmusstörungen: Sanft mit Licht wieder in Takt gebracht

Anstelle von schmerzhaften Elektroschocks könnten künftig Lichtimpulse Herzrhythmusstörungen sanft beseitigen. Max-Planck-Forschende haben das jetzt im Tierversuch erprobt.

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Reanimation eines Patienten in der Notaufnahme. Jedes Jahr gehen weltweit rund 15 % bis 20 % aller Todesfälle auf das Konto von plötzlichem Herztod und von Herzrhythmusstörungen.
Foto: PantherMedia / Romaset

Zugegeben: Noch steht die Forschung ziemlich am Anfang, sie befindet sich gerade auf der Ebene von Tierversuchen. Aber wenn es klappt, dann könnten Millionen von Menschen mit lebensbedrohlichen Herzrhythmusstörungen künftig wesentlich sanfter behandelt werden als mit den doch sehr starken Elektroschocks aus Defibrillatoren. Um die Herzfunktion von Mäusen zu modulieren, nutzte ein Forschungsteam vom Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation (MPI-DS) und der Universitätsmedizin Göttingen dafür jetzt Lichtimpulse.

Defibrillatoren können das Herzgewebe schädigen und Schmerzen verursachen

Jedes Jahr gehen weltweit rund 15 % bis 20 % aller Todesfälle auf das Konto von plötzlichem Herztod und von Herzrhythmusstörungen. Zwei wichtige Vorläufer von Herzrhythmusstörungen sind ventrikuläre Tachykardie (VT) und Kammerflimmern (VF). Diese treten auf, wenn das Herz beginnt, unregelmäßige und inkohärente Impulse abzugeben, wodurch seine effiziente und koordinierte Pumpwirkung beeinträchtigt wird. Ohne medizinische Intervention ist die Überlebenszeit auf wenige Minuten begrenzt.

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Gerät das Herz aus dem Takt, werden häufig Defibrillatoren eingesetzt, um den regelmäßigen Herzschlag wieder anzuregen. Der starke elektrische Impuls bringt das Herz dabei kurzzeitig zum Stillstand, damit es anschließend wieder seinen gewohnten Rhythmus findet. Allerdings haben die starken Stromimpulse auch negative Auswirkungen; sie können das Herzgewebe schädigen und unerträgliche Schmerzen verursachen.

„Wir haben eine neue und wesentlich schonendere Methode entwickelt, die es dem Herzen ermöglicht, wieder in den richtigen Rhythmus zu kommen“, sagt Stefan Luther, Max-Planck-Forschungsgruppenleiter am MPI-DS und Professor an der Universitätsmedizin Göttingen. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, das Herz mit viel geringerer Energie zu kontrollieren, als dies mit dem konventionellen Verfahren derzeit möglich ist.“

Eine ventrikuläre Herzrhythmusstörung kann durch eine Abfolge von Lichtimpulsen (blaue Linie) in einen normalen Sinusrhythmus (weiße Linie) umgewandelt werden, wie Versuche in optogenetischen Mausherzen zeigten. Foto: Max-Planck-Institut/MPI-DS/Gruppe Biomedizinische Physik/IDW

Das Herz für Lichtimpulse mit Gentechnik empfänglich machen

Voraussetzung für die Arbeit des Max-Planck-Teams war es, die Herzen der Versuchsmäuse genetisch so zu verändern, dass sie sich durch Lichtimpulse stimulieren lassen. Fachleute sprechen hier auch von Optogenetik. Um die Methode zu testen, wurde nun eine Sequenz optischer Lichtpulse mithilfe eines geschlossenen Regelkreises ausgelöst. Jeder Puls wird dabei als Reaktion auf die gemessene arrhythmische Aktivität ausgelöst. Mit diesem Stimulationsprotokoll konnte das Team Herzrhythmusstörungen wirksam kontrollieren und beenden – und dies selbst bei so niedrigen Energien, die das Herz nicht aktivieren, sondern nur dessen Erregbarkeit modulieren.

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„Anstatt einen einzigen energiereichen Schock zu verabreichen, um den normalen Herzrhythmus wiederherzustellen, nutzen wir unser Verständnis der Dynamik von Herzrhythmusstörungen“, erklärt Sayedeh Hussaini, Erstautorin der Studie. „Dies führt zu einer sanften Behandlungsmethode mit weitaus weniger Energie pro Impuls, über 40-mal weniger als bei der herkömmlichen Strategie.“

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