Münster/Neuwied. Herz außer Takt: Rund 1,8 Millionen Menschen in Deutschland leiden unter Vorhofflimmern, einer Herzrhythmusstörung, die das Risiko für Schlaganfälle und Herzinsuffizienz erhöht. Wie diese Störung genau entsteht, ist noch unbekannt. Genom-weite Vergleichsanalysen haben zwar schon vor Jahren Hinweise darauf gegeben, dass bestimmte Veränderungen im Erbgut mit dem Vorhofflimmern zusammenhängen, eine biologische Begründung gab es bislang aber nicht. In seiner Doktorarbeit liefert Peter C. Kahr nun Hinweise – und erhält dafür den Promotionspreis der Medizinischen Fakultät der Universität Münster.

Vorhofflimmern: Ungerichtete elektrische Impulse

Im gesunden Herzen arbeiten die Herzvorhöfe und die Herzkammern im Takt zusammen: Etwa 50 bis 100 Mal pro Minute ziehen sich bei Menschen die Vorhöfe zusammen und geben damit den Puls des Herzschlags vor. Vom Sinusknoten aus wird das Herz so in regelmäßigen Rhythmus erregt. Bei Menschen mit Vorhofflimmern werden die Vorhöfe hingegen durch ungerichtete elektrische Impulse erregt, sie ziehen sich wesentlich öfter und ineffizient zusammen. Die Folge: Das Herz schlägt schneller und unregelmäßig, weil die Vorhöfe als verlässliche Taktgeber fehlen, und wird dadurch teils über die Belastungsgrenze beansprucht. Dadurch können Gerinnsel entstehen und Schlaganfälle hervorgerufen werden. Einige Risikofaktoren für Vorhofflimmern sind bekannt – dazu gehören Bluthochdruck, männliches Geschlecht und höheres Alter. Daneben haben isländische Forscher als erste eine Erbgutveränderung in der Nähe des Gens Pitx2 gefunden, die statistisch mit Vorhofflimmern verbunden ist. Auf Grundlage ihrer Arbeit aus dem Jahr 2007 ging Kahr der Frage nach, wie sich dieser vermutete ursächliche Zusammenhang biologisch begründen lässt.

Bei Mäusen mit verändertem Erbgut fand Kahr einen Erklärungsansatz – in Zusammenarbeit einer münsterischen Arbeitsgruppe unter Leitung von Prof. Dr. Paulus Kirchhof und Privatdozentin Dr. Larissa Fabritz (beide ehemals in der Kardiologie der Uniklinik Münster, aktuell University of Birmingham) und einer Londoner Arbeitsgruppe um Prof. Nigel Brown (St. George’s University of London). „Wir haben mit Mäusen gearbeitet, bei denen das Gen Pitx2 durch eine Veränderung im Erbgut außer Kraft gesetzt worden ist“, erläutert Kahr, der auch zehn Monate lang in London geforscht hat. „Dabei haben wir festgestellt, dass Mäuse mit verminderter Pitx2-Produktion anfällig für Vorhofflimmern sind – ohne dass ihre Herzen ansonsten auffällige Veränderungen zeigen.“ Durch die geringe Pitx2-Konzentration verändert sich auch ein Teil der Genexpression in den Vorhöfen dieser Mäuse, wovon unter anderem Gene für Ionenkanalproteine, Zell-Zell-Kontakte oder Entzündungsmediatoren betroffen sind. Diese stellen mögliche Bindeglieder zwischen Veränderungen der Pitx2-Expression und der Entstehung von Vorhofflimmern dar.

Darüber hinaus stellten die Forscher fest, dass im erwachsenen linken Herzvorhof von Mäusen und Menschen mehr als 100 Mal so viel Pitx2 produziert wird wie im rechten Herzvorhof. „Von Pitx2 ist bekannt, dass es während der Entwicklung der inneren Organe des Embryos viele Umbauvorgänge kontrolliert und eine wichtige Rolle bei der Entstehung des Reizleitungssystems des Herzens spielt“, so Kahr. „Wir nehmen an, dass Pitx2 auch im erwachsenen linken Herzvorhof eine wichtige Rolle spielt, nämlich die, die molekularen Unterschiede zwischen linkem und rechtem Vorhof aufrecht zu erhalten. Wird dieses feine Gleichgewicht gestört, neigen betroffene Menschen stärker zu Vorhofflimmern.“

Forschungsergebnisse helfen bei der Weiterentwicklung von Therapien

Über die Pitx2-Forschung hat Kahr als Erstautor zwei Artikel in internationalen Fachjournalen veröffentlicht. Eine der Publikationen erschien im Journal Circulation: Cardiovascular Genetics und wurde 2012 als eine der Veröffentlichungen des Jahres ausgezeichnet; sein Vortrag beim Kongress des American College of Cardiology wurde 2011 ebenfalls prämiert. Auch für das Pharmaunternehmen Pfizer, das den Promotionspreis bereits seit vielen Jahren stiftet, ist Kahrs Arbeit auszeichnungswürdig. „Forschungsergebnisse wie diese helfen dabei, bestehende Therapien weiter zu entwickeln und neue Therapieansätze zu finden, um eine optimale Versorgung der Patienten zu erreichen“, sagt Prof. Dr. med. Christof von Eiff, medizinischer Leiter bei Pfizer in Deutschland.

Kahr wurde 1986 in Neuwied am Rhein geboren. Nach dem Abitur studierte er in Münster Medizin, 2013 schloss er sein Studium ab. Während des Studiums sammelte Kahr Erfahrungen durch Famulaturen an der Harvard Medical School in Boston, am Great Ormond Street Hospital in London, am All India Institute of Medical Sciences in Neu Delhi und am Royal Prince Alfred Hospital in Sydney.

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Die studienbegleitende Doktorarbeit nahm fünf Jahre in Anspruch. Derzeit legt Kahr das amerikanische Staatsexamen (USMLE) ab und wird ab Anfang Juni am Baylor College of Medicine in Houston (Texas/USA) weiter zur Bedeutung von Pitx2 für die Entwicklung des Herzens forschen. Während seines Studiums wurde Kahr durch das Cusanuswerk und durch ein Promotionsabschluss-Stipendium der Uni Münster gefördert, ab diesem Sommer unterstützt die Deutsche Forschungsgemeinschaft ihn als Research Fellow. (mfm/tw)