Elektrische Signale im Herzen regulieren dessen Pumptätigkeit. Forschern des Deutschen Zentrums für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK) ist es erstmals gelungen, diese Signale am schlagenden Herzen sichtbar zu machen. Sie verwenden dafür ein fluoreszierendes Protein, das sie in das Genom von Mäusen eingebaut haben.
Das Protein, ein sogenannter Spannungssensor, sendet Licht aus, wenn Herzmuskelzellen elektrisch erregt werden. Die Methode wurde ursprünglich bei Nervenzellen in Zellkultur entwickelt und wird zunehmend für die Darstellung elektrischer Aktivität im lebenden Organismus verwendet. Bereits seit längerer Zeit können Forscher die elektrische Aktivität von Zellen in Kultur mithilfe von spannungsempfindlichen Farbstoffen aufzeichnen. Diese Farbstoffe senden Licht in Abhängigkeit des Membranpotenzials der Zelle aus, sind allerdings oft toxisch.
Die Forscher um Wolfram Hubertus Zimmermann von der Universitätsmedizin Göttingen haben nun erstmals Mäuse genetisch so verändert, dass diese einen nichttoxischen, spannungsempfindlichen Sensor in den Herzmuskelzellen ausbilden. Mit hochauflösenden Kamerasystemen und optischen Lichtleitern können die Forscher auf diese Weise ein Kardiogramm der elektrischen Erregung im schlagenden Herzen erstellen.
Die Forscher hoffen damit unter anderem Herzrhythmusstörungen besser verstehen zu können. Über eine experimentelle Simulationen konnten sie nachweisen, dass sich der Sensor theoretisch auch im Menschen anwenden lässt.
Originalarbeit:
Sensing Cardiac Electrical Activity with a Cardiomyocyte Targeted Optogenetic Voltage Indicator, Circulation Research 117:401-412 (August 2015).