Interaktion zwischen Fettgewebe und sympathischen Neuronen trägt zu Herzrhythmusstörungen bei

Eine kürzlich in Cell Reports Medicine veröffentlichte Studie fand einen Zusammenhang zwischen der Häufigkeit von Apnoe-Ereignissen während der REM-Phase (Rapid Eye Movement) und dem Grad der Beeinträchtigung des verbalen Gedächtnisses bei älteren Erwachsenen, die ein Risiko für die Entwicklung der Alzheimer-Krankheit haben. Das verbale Gedächtnis bezieht sich auf die kognitive Fähigkeit, mündlich oder schriftlich präsentierte Informationen zu behalten und abzurufen, und ist besonders anfällig für die Alzheimer-Krankheit.

Eine Studie einer Gruppe von Wissenschaftlern aus China untersuchte die unabhängigen Verbindungen zwischen epikardialem Fettgewebe und dem sympathischen Nervensystem mit Herzrhythmusstörungen unter Verwendung einer In-vitro-Kokultur von Adipozyten, Kardiomyozyten und sympathischen Neuronen. Sie fanden heraus, dass die Achse zwischen Fettgewebe und Nervensystem eine wichtige Rolle bei der Arrhythmogenese spielt.

Anomalien bei der Bildung und Weiterleitung elektrischer Impulse aufgrund elektrischer oder struktureller Anomalien im Herzen können zu Herzrhythmusstörungen führen. Diese Anomalien können entweder genetisch bedingt sein oder mit einer erworbenen Herzerkrankung zusammenhängen. Studien haben gezeigt, dass sympathische Neuronen eine bedeutende Rolle bei der Pathogenese von Herzrhythmusstörungen spielen. Die Aktivierung abnormaler elektrischer Schaltkreise und Störungen der ventrikulären Repolarisation aufgrund unangemessener Stimulation des sympathischen Nervensystems wurden mit Kammerflimmern und Tachykardie, Vorhofflimmern und sogar Herztod in Verbindung gebracht.

Neuere Studien haben auch gezeigt, dass epikardiales Fettgewebe stark mit dem Auftreten von Vorhofflimmern, Kammerflimmern und ventrikulärer Tachykardie in Verbindung steht. Da das epikardiale Fettgewebe zudem an das Myokard angrenzt, ohne dass Gewebe die Kontaktstelle trennt, können entzündliche Zytokine und Adipokine, die vom epikardialen Fettgewebe abgesondert werden, die elektrische und kardiale Struktur verändern. Es bleibt jedoch unklar, ob epikardiales Fettgewebe und sympathische Neuronen interagieren und wie ihre Interaktion die Arrhythmogenese beeinflusst.

Über die Studie In der vorliegenden Studie umgingen die Forscher die Einschränkungen, die sich aus dem Mangel an geeigneten Modellen menschlicher Krankheiten und den Schwierigkeiten bei der Gewinnung und Vermehrung ausreichender Mengen an Herz-, Nerven- und Fettgewebe ergeben, indem sie Kardiomyozyten, Adipozyten und sympathische Neuronen in vitro aus Stammzellen erzeugten und Modelle für die Kokultur erstellten, um die Wechselwirkungen zwischen epikardialem Fettgewebe und sympathischen Neuronen und ihre Auswirkungen auf Kardiomyozyten zu untersuchen.

Plasmaproben wurden aus der peripheren Vene und dem Koronarsinus von 53 Teilnehmern gewonnen, darunter gesunde Kontrollpersonen und Patienten mit paroxysmalem oder anhaltendem Vorhofflimmern. Epikardiales Fettgewebe wurde auch von Patienten mit anhaltendem Vorhofflimmern gewonnen, die sich einer offenen Herzoperation unterzogen hatten.

Menschliche pluripotente Stammzellen und induzierte pluripotente Stammzellen, die aus adipogenen Stammzellen, menschlichen embryonalen Stammzellen und embryonalen Fibroblasten gewonnen wurden, wurden zur Erzeugung von Zelllinien und Kulturen verwendet. Zur Erzeugung sympathischer Neuronen wurde eine sequentielle Induktionsstrategie verwendet, bei der Nervenzellen aus menschlichen pluripotenten Stammzellen gewonnen und dann in Differenzierungsmedium kultiviert wurden.

Adipogene Stammzellen wurden in Adipozytendifferenzierungsmedium kultiviert, um eine Adipozytendifferenzierung durchzuführen und epikardiales Fettgewebe zu erhalten. Die quantitative Reverse-Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion (qRT-PCR) wurde verwendet, um die Expression weißer, brauner und beiger Fettgewebemarker zu messen. Mithilfe einer zweidimensionalen Monolayer-Differenzierungstechnik wurden Kardiomyozyten aus menschlichen pluripotenten Stammzellen gewonnen.

Ergebnisse Die Ergebnisse zeigten, dass Kardiomyozyten, die mit epikardialem Fettgewebe und sympathischen Neuronen, aber nicht mit beiden, kultiviert wurden, signifikante elektrische Anomalien, einen arrhythmischen Phänotyp und Anomalien in der Calciumionen-Signalgebung (Ca2+) aufwiesen.

Darüber hinaus zeigte die Studie, dass von epikardialem Fettgewebe abgesondertes Leptin die Freisetzung von Neuropeptid Y durch sympathische Neuronen aktivieren kann. Dieses Neuropeptid bindet an den Y1-Rezeptor auf Kardiomyozyten und verursacht Herzrhythmusstörungen, indem es die Aktivität der Calcium/Calmodulin-abhängigen Proteinkinase II (CaMKII) und des Natrium (Na2+)/Calcium (Ca2+)-Austauschers beeinflusst.

Fazit Insgesamt wiesen die Ergebnisse darauf hin, dass Wechselwirkungen zwischen epikardialem Fettgewebe und sympathischen Neuronen zu einem arrhythmischen Phänotyp in Kardiomyozyten führen. Die Studie ergab, dass dieser Phänotyp durch die Stimulation sympathischer Neuronen durch von Adipozyten abgesondertes Leptin verursacht wird, was zur Freisetzung von Neuropeptid Y führt. Dieses Neuropeptid bindet an den Y1-Rezeptor und beeinflusst die Aktivität von CaMKII und des Na2+/Ca2+-Austauschers, was zu Herzrhythmusstörungen führt.