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HerzchirurgInnen wecken Herzmuskelzellen aus dem Winterschlaf
Eine Stoßwellentherapie bei gleichzeitiger Bypass-Operation belebt inaktive Herzmuskelzellen wieder, neue Blutgefäße entstehen, die Pumpleistung des Herzens verbessert sich maßgeblich: Das ist die Erkenntnis langjähriger Forschungsarbeit an der Univ.-Klinik für Herzchirurgie an der Med Uni Innsbruck. Das European Heart Journal publizierte heute die bahnbrechenden Ergebnisse einer klinischen Studie am Herzen. Anfang 2025 soll das in Innsbruck entwickelte Stoßwellengerät auf den Markt kommen.
Das Leben von PatientInnen mit chronischer Herzmuskelschwäche verbessert sich wortwörtlich schlagartig, wenn gleichzeitig mit der Bypass-Operation eine Stoßwellentherapie am offenen Herzen durchgeführt wird. „Erstmals ist es damit möglich, den Herzmuskel substantiell und anhaltend zu verbessern“, sagt Michael Grimm, Direktor der Univ.-Klinik für Herzchirurgie in Innsbruck. Sein Team unter der Leitung von Johannes Holfeld konnte dies nun in einer klinischen Studie nachweisen. Heute veröffentlichte das European Heart Journal die Forschungsarbeit. Das britische Fernsehen BBC berichtet bereits seit den frühen Morgenstunden wiederholt über die bahnbrechende Behandlung, die von der Laborforschung bis zum marktreifen Medizinprodukt in Innsbruck entwickelt wurde.
Johannes Holfeld (r) führt bei einer Bypass-OP die Stoßwellentherapie am Herzmuskel durch (Foto: Univ.-Klinik f. Herzchirurgie/MUI)
Viele Jahre lang hat ein großes Team an der Medizinischen Universität Innsbruck an der Methode zur Behandlung von ischämischer Kardiomyopathie (Herzmuskelschwäche) geforscht und damit langen Atem bewiesen. Atem, der den PatientInnen oftmals fehlt. Die Betroffenen – etwa 1,4 Mio. Menschen weltweit, Tendenz steigend, im Durchschnitt 68 Jahre alt – leiden unter Kurzatmigkeit und einer insgesamt eingeschränkten körperlichen Leistungsfähigkeit, die zu einer verminderten Lebensqualität führt. Infolge eines oder mehrerer Herzinfarkte gingen Herzmuskelzellen zugrunde und ließen Narben zurück. Herzmuskelzellen im Randbereich des geschädigten Gewebes fallen bei einem Herzinfarkt allerdings in eine Art Winterschlaf (engl. hibernating myocardium) und stellen ihre Aktivität ruhend, wodurch ein Teil des Herzmuskels chronisch mit Blut unterversorgt ist. Mit der Bypass-Operation, dem häufigsten großen chirurgischen Eingriff in der westlichen Welt, kann lediglich die verbliebene Pumpleistung erhalten, aber nicht wieder verbessert werden.
Den Innsbrucker WissenschafterInnen ist es nun gelungen, diese Zellen mit Stoßwellentherapie als Ergänzung zur Bypass-Operation wieder aufzuwecken und damit die Pumpleistung des Herzens nachhaltig zu verbessern. „Wir wissen, dass alle fünf Prozentpunkte Verbesserung der Pumpleistung eine signifikante Reduktion der Spitalswiederaufnahmen und eine Verlängerung der Lebenserwartung bringt. Unsere Methode hat im Schnitt eine Verbesserung von fast zwölf Prozentpunkten gezeigt. Das ist spektakulär“, schildert Projektleiter Holfeld.
Die Behandlung mit Stoßwellen hat sich in der klinisch randomisierten CAST-HF Studie mit 65 per Zufallsgenerator in zwei Gruppen zugeordneten PatientInnen – die Hälfte der PatientInnen erhielt die standardisierte Bypass-Operation, die zweite Gruppe die Kombination Bypass und Stoßwellen – als so effektiv herausgestellt, dass sie wegen des großen Erfolgs in Übereinkommen mit der Ethikkommission vorzeitig beendet werden konnte. „Die Effekte waren noch deutlicher als wir erwartet hatten und so konnten wir schon zu einem frühen Zeitpunkt die signifikante Verbesserung des Herzmuskels nachweisen“, sagt Holfeld. Inzwischen liegen bereits Langzeitergebnisse, der ersten, vor vier Jahren im Rahmen der Studie mit der Kombination Bypass und Stoßwellen behandelten PatientInnen vor. „Wir sehen, dass der Effekt stabil bleibt. Das Herz erholt sich und bleibt dann fit“, sagt Klinikdirektor Grimm.
Stoßwellen sind spezifische Schalldruckwellen, die von der Zelloberfläche Vesikel, das sind kleine Bläschen, abscheren. Diese Vesikel enthalten Substanzen, die TLR-3 (Toll-like-Rezeptor-3) aktivieren, einen Rezeptor des angeborenen Immunsystems. „Wir konnten nachweisen, dass über diesen Rezeptor Effekte vermittelt werden, die einerseits dazu führen, dass sich Bindegewebszellen in Gefäßwandzellen umwandeln und sich andererseits dann Blutgefäße neu bilden. Das bedeutet, dass in den chronisch mit Blut unterversorgten Herzmuskel neue Blutgefäße einsprossen und dieser dadurch wieder aktiv zur Pumpleistung des Herzens beiträgt“, beschreibt Holfeld den Mechanismus.
Grimm betrachtet das Projekt mit Stolz als gelungenes Beispiel von translationaler Forschung: Von der Initialidee über die Grundlagenforschung im Labor, experimenteller Aufklärung des Wirkmechanismus und Dosis-Findung bis zur Anwendung an den PatientInnen wurden alle Schritte großteils in Innsbruck durchgeführt. Zur Entwicklung und Produktion des Geräts, ein Medizinprodukt der höchsten Sicherheitsklasse, wurde zudem das Spin-off Unternehmen Heart Regeneration Technologies GmbH gegründet, das ebenfalls in Innsbruck angesiedelt ist. Holfeld erwartet, dass das Stoßwellengerät für die direkte Anwendung am Herzen Anfang 2025 auf den Markt kommen wird. Die ExpertInnen gehen davon aus, dass mehr als ein Drittel aller Herzschwäche-PatientInnen von der Behandlung profitieren, nämlich jene, die unter einer stark eingeschränkten Pumpleistung leiden.
(Innsbruck, 20. Juni 2024, Text: T. Mair, Fotos: MUI/Univ.-Klinik f. Herzchirurgie)
Forschungsarbeit:
Johannes Holfeld et al, Cardiac shockwave therapy in addition to coronary bypass surgery improves myocardial function in ischaemic heart failure: the CAST-HF trial, European Heart Journal, 2024;, ehae341, https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehae341