Neue Technologie kann Patienten mit bioprothetischen Herzklappen helfen, indem sie zusätzliche Ersatzoperationen vermeidet

Eine internationale Studie unter der Leitung eines Forschers der Universität Tel Aviv bietet eine neuartige Technologie, die vielen Patienten, denen eine bioprothetische Herzklappe implantiert wurde, helfen kann, indem sie zusätzliche komplizierte Ersatzoperationen vermeidet. Viele Herzpatienten, denen solche Klappen implantiert wurden, müssen sie zehn Jahre später aufgrund von Verkalkung des Klappengewebes ersetzen. Die Forscher konnten nun zeigen, dass es durch die gentechnische Veränderung der biologischen Komponente in der Klappe möglich war, immunologische Angriffe und das Risiko einer Verkalkung zu vermeiden und somit langlebige bioprothetische Herzklappen der nächsten Generation anzubieten. Die Studie wurde in der renommierten Fachzeitschrift veröffentlicht Naturheilkunde.

Diese technologische Entwicklung geht auf das EU-finanzierte TRANSLINK-Konsortium zurück, das aus 14 Mitgliedern aus Europa, den USA und Kanada besteht und von Dr. Vered Padler-Karavani von der Shmunis School of Biomedicine and Cancer Research an der Universität Tel Aviv geleitet wird. In dieser Studie untersuchten die Forscher fast 1700 Patienten mit ca. 5000 Blutproben aus fast 15 Jahren seit der Implantation.

Die Forscher erklären, dass Patienten entweder eine mechanische Herzklappe implantiert werden kann, die lange hält, aber die tägliche Verabreichung von Antikoagulanzien erfordert, die zu lebensbedrohlichen Blutungen führen können, oder bioprothetische Herzklappen (aus Rinder-, Schweine- oder Pferdegewebe), die den Patienten das Leben ermöglichen ein einigermaßen normales Leben, aber diese werden normalerweise nach einem Jahrzehnt zerstört und müssen ersetzt werden.

Da bioprothetische Herzklappen aus tierischem Gewebe hergestellt werden, nahmen wir an, dass sie fremde, nicht-menschliche Zucker (Neu5Gc und alpha-Gal) enthalten, die vom menschlichen Immunsystem angegriffen werden, was dann die Verkalkung vermittelt, die zu einer strukturellen Klappenverschlechterung führt. Tatsächlich haben wir in unseren Recherchen nachgewiesen, dass dies der Grund war, und sogar eine umsetzbare Lösung vorgeschlagen.

Wir entdeckten, dass alle Patienten mit bioprothetischen Herzklappen eine Immunantwort gegen den Fremdzucker in den Klappen entwickelten. Wir konnten bereits einen Monat nach der Implantation deutlich eine Zunahme der Antikörperreaktionen gegen diese Zucker bei implantierten Patienten feststellen, einige hielten sogar noch zwei Jahre später an. Wir haben auch festgestellt, dass einige der Patienten bereits zwei Jahre nach der Implantation Anzeichen von Verkalkung zeigten.“

Dr. Vered Padler-Karavani von der Shmunis School of Biomedicine and Cancer Research an der Universität Tel Aviv

Anu Paul, ein Postdoc im Labor, zeigte auch, dass die fremden Zucker und die sie angreifenden Antikörper auf verkalkten bioprothetischen Herzklappen gefunden wurden, die etwa 10 Jahre nach der Implantation von Patienten explantiert wurden. Darüber hinaus wurden der aus der Nahrung stammende nicht-menschliche Zucker Neu5Gc und die Antikörper dagegen auch auf explantierten verkalkten nativen Klappen gefunden (den ursprünglich fehlerhaften menschlichen Klappen, die durch eine Bioprothese ersetzt werden mussten). Da dieser Zucker im menschlichen Körper nicht produziert werden kann, sammelt er sich höchstwahrscheinlich an diesen Ventilen durch eine Ernährung, die reich an rotem Fleisch und Milchprodukten ist, wo er reichlich vorhanden ist. Daher ist es möglich, dass eine Ernährung mit rotem Fleisch die anfängliche Notwendigkeit für einen Klappenersatz vermittelt. Die Forscher bestätigten auch in einem menschenähnlichen Tiermodell, dass Antikörper gegen die fremden Zucker tatsächlich die Verkalkung von Geweben vermitteln, die für die Herstellung von bioprothetischen Herzklappen verwendet werden.

Darüber hinaus wurde die Möglichkeit des Einsatzes von Gentechnik zur Lösung des Problems geprüft. Zu diesem Zweck hat das Konsortium gentechnisch veränderte Schweine (Schweine) hergestellt, die die für den Menschen fremden Zucker nicht exprimieren. Im Labor von Dr. Padler-Karavani fanden die Forscher heraus, dass in einem menschenähnlichen Tiermodell künstlich hergestelltes Gewebe, dem die Fremdzucker fehlten, selbst in Gegenwart von Antikörpern gegen die Zucker eine deutlich verringerte Verkalkung aufwies und daher die Haltbarkeit von bioprothetischen Herzklappen erhöhen kann solche Gewebe.

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„Diese Studie stellt eine bahnbrechende Technologie auf dem Gebiet der bioprothetischen Herzklappen dar und liefert ein tiefes Verständnis der Mechanismen, die zu einer strukturellen Herzklappenverschlechterung führen. Diese Erkenntnisse können zu einer dramatischen Verbesserung der Lebensqualität vieler Herzpatienten führen. Jetzt wäre es interessant untersuchen, ob Vegetarier oder Menschen, die nur geringe Mengen rotes Fleisch und Milchprodukte konsumieren, eine geringere Wahrscheinlichkeit einer Herzklappenverkalkung haben und ob dies möglicherweise mit niedrigen Antikörperspiegeln gegen diese fremden Zucker in Verbindung gebracht werden könnte eine modifizierte Ernährung, um das Risiko zu verringern, oder um tatsächlich biologische Klappen aus Geweben von gentechnisch veränderten Tieren herzustellen, die den Zucker überhaupt nicht enthalten”, fasst Dr. Padler-Karavani zusammen.

Zum Managementteam des TRANSLINK-Konsortiums gehörten auch Rafael Mañez, Jean-Christian Roussel, Jean-Paul Soulillou und Emanuele Cozzi (der Koordinator). Thomas Senage und Thierry Le Tourneau aus Frankreich leiteten die Untersuchung des klinischen Arms der Studie. Im Labor von Dr. Padler-Karavani wurde die Studie von Anu Paul (derzeit Postdoc an der Harvard University) zusammen mit Salam Bashir und mit Unterstützung anderer Forscher und Studenten geleitet.

Quelle:

Zeitschriftenreferenz:

Senage, T., et al. (2022) Die Rolle von Antikörperantworten gegen Glykane bei der Verkalkung und Verschlechterung bioprothetischer Herzklappen. Naturheilkunde. doi.org/10.1038/s41591-022-01682-w.

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