Lysosomen, die traditionell als Recyclingzentren der Zelle beschrieben werden, tragen laut einer Studie von Forschenden der University of Liverpool, der University of Oxford sowie nationalen und internationalen Kooperationspartnern auch zur Regulierung des Herzrhythmus bei. Die Ergebnisse wurden in Cardiovascular Research veröffentlicht.
Das Team stellte fest, dass Lysosomen Herzzellen dabei helfen, auf Reize zu reagieren, die normalerweise den Herzschlag beschleunigen. Ihre Signalübertragung umfasst Calcium und cAMP, ein Botenmolekül, das mit einer Erhöhung der Herzfrequenz verbunden ist. Die Forschenden identifizierten CaMKII und AC1 als wahrscheinliche Bestandteile dieses bislang nicht erkannten Signalwegs, wobei sich AC1 innerhalb der Herzzellen in der Nähe der Lysosomen befindet.
Die Studie baut auf früheren Erkenntnissen auf, wonach Lysosomen die Calcium-Signalübertragung beeinflussen können, untersucht jedoch erstmals ihre Rolle bei der Kontrolle des natürlichen Schrittmachers und der Herzfrequenz. Die Forschenden kombinierten Tierstudien mit Experimenten an im Labor gezüchteten menschlichen Herzzellen und menschlichem Herzgewebe und stützten sich dabei auf Erkenntnisse aus Mäusen, Meerschweinchen, Ratten und Ziegen.
Die Forschenden untersuchten außerdem Lysosomen bei Vorhofflimmern, einer häufigen Herzrhythmusstörung. In Tiermodellen und menschlichen Gewebeproben mit Vorhofflimmern waren die Lysosomen größer und zeigten veränderte räumliche Beziehungen zu anderen Zellstrukturen im Vergleich zu Gewebe, das mit einem Sinusrhythmus verbunden war. Die Studie identifizierte außerdem Veränderungen bei Proteinen, die mit der Lysosomenfunktion und der Autophagie verbunden sind, dem Prozess, mit dem Zellen beschädigte Bestandteile abbauen und recyceln.
Rebecca-Ann Burton, außerordentliche Professorin am Department of Pharmacology and Therapeutics der University of Liverpool und leitende korrespondierende Autorin, sagte, die Ergebnisse zeigten eine bislang nicht erkannte Verbindung zwischen der lysosomalen Calcium-Signalübertragung und den Signalwegen, die den Herzschrittmacher regulieren. Sie erklärte, die Studie zeige, dass die lysosomale Calcium-Signalübertragung die cAMP-Produktion in Herzzellen auslösen könne, und identifiziere eine spezifische Rolle dieses Signalwegs bei der kardialen Schrittmacherfunktion.
Niels Voigt, Arzt-Wissenschaftler und Professor an der Medizinischen Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg, sagte, die gezielte Beeinflussung der lysosomalen Signalübertragung könne eine neue Richtung für die Erforschung von Behandlungen gegen Vorhofflimmern eröffnen. Antony Galione, Professor am Department of Pharmacology der University of Oxford, sagte, die Arbeit verdeutliche, wie Lysosomen lokalisierte Calciumsignale liefern können, die zelluläre Prozesse selektiv regulieren.
Die Forschenden erklärten, die Ergebnisse deuteten auf einen strukturellen Umbau in den Vorhofmuskelzellen während des Vorhofflimmerns hin, einschließlich Veränderungen bei intrazellulären Signalübertragungsdomänen und der Organisation von Organellen. Weitere Studien werden erforderlich sein, um festzustellen, wie diese Veränderungen zur Entstehung oder zum Fortschreiten der Erkrankung beitragen.
Die Studie mit dem Titel „Lysosomal signalling pathways influence heart rhythm, and regulate atrial function“ wurde von Emily Akerman und Kolleginnen und Kollegen verfasst und 2026 in Cardiovascular Research veröffentlicht. Ihr DOI lautet 10.1093/cvr/cvag207.
Quellen: Phys.org.