Kardiomyozytentransplantation – eine “Frischzellenkur” zur Gewebsreparatur in infarzierten Herzen?

Zusammenfassung

Kardiomyozyten können sich im Gegensatz zur quergestreiften Skelettmuskulatur nicht teilen und regenerieren, so daß ein irreversibles Zelltrauma automatisch irreversiblen Zell- und Funktionsverlust zur Folge hat. Im Falle eines Myokardinfarktes bedeutet dies Ersatz differenzierter Herzmuskulatur durch funktionsloses Bindegewebe mit Bildung einer Narbe. Ein theoretisch vielversprechender Therapieansatz ist die Transplantation fötaler oder genetisch manipulierter Kardiomyozyten in geschädigtes, dysfunktionierendes oder abgestorbenes Myokard.Durch Transplantation von Myoblasten, Skelettmuskel-Satellitenzellen und fötaler Kardiomyozyten ist die technische Durchführbarkeit einer zellulären Transplantation in syngene und xenogene Versuchstiere wie Maus, Ratte und Hund durch relativ einfache Injektionstechnik in gesundes und geschädigtes Myokard gezeigt worden. Histologisch-morphologische Studien zeigen, daß sowohl Myoblasten als auch fötale Kardiomyozyten myokardiale Transplantate mit interzellulären Konnektionen wie gap junctions und Desmosomen ausbilden und bis zu Beobachtungszeiträumen von 8 bis 10 Wochen überleben. Erfolgreich transplantierte und überlebende Zellen können theoretisch drei Funktionen ausüben: 1. eine Stabilitätsfunktion zur Verhinderung struktureller Umbauvorgänge, 2. eine Carrierfunktion zur lokalen Applikation rekombinanter Proteine und Wachstumsfaktoren, zum Beispiel zur Induktion molekularer Veränderungen des Empfängermyokards und 3. eine Unterstützung regionaler oder globaler Kontraktilität durch mit dem Empfängermyokard koordinierter Eigenkontraktionen. Inwieweit allerdings diese Funktionen und vor allem eine funktionelle Unterstützung des Myokards durch transplantierte Zellen möglich und therapeutisch anwendbar sind, ist zum jetzigen Zeitpunkt ungeklärt.

Summary

Cardiomyocytes lose the ability to proliferate after birth. Subsequently, irreversible cellular damage, e.g., during myocardial infarction, causes loss of functional properties and cell replacement by fibrotic tissue. It is, therefore, not surprising that cell replacement strategies such as cardiomyocyte transplantation in damaged myocardium or scar tissue has gained widespread interest. In other species such as mice, rats, and dogs, the technical feasibility of skeletal myoblast-, satellite cell-, and fetal cardiomyocyte engraftment into normal and diseased myocardium has been demonstrated by simple injection methods. Repeatedly, it has been shown that transplanted cells may survive for weeks within host myocardium and build intercellular connections such as grap junctions and desmosomes. In contrast, grafthost connections have not, as yet, been convincingly demonstrated. Hypothetically, cell transplants might exhibit the following functional properties: stabilization of diseased tissue to prevent structural remodeling; carrier for recombinant proteins, growth factors or drugs to induce molecular alterations of host myocardium; and improvement of regional and global myocardial function due to active contractility. However, clear evidence of coordinated contractility of transplanted cells, and, thus, of a clinically relevant therapeutical use of cardiomyocyte transplantation as a replacement strategy for damaged host cardiac cells, remains to be demonstrated.