Das Biomechanische Herz (BMH) – Kontraktile und

Das Biomechanische Herz (BMH) –
Kontraktile und kalziumbindende
Proteine
Klinik für Herzchirurgie Campus Lübeck
D Thalmann, P Klapproth, HH Sievers, NW Guldner
Der Traum vom Zweitherzen aus
Rückenmuskulatur
Für Patienten mit einer Herzinsuffizienz im Endstadium, gibt es bis auf
die Herztransplantation keine definitive Therapie. Vor allem aus dem
Spendermangel folgt die Notwendigkeit neue Therapieformen zu
entwickeln. Eine dieser Alternativen stellt das BMH dar. Es beinhaltet
die grundlegende Idee, das Herz durch einen Pumpventrikel aus einem
körpereigenen Rückenmuskel (Musculus latissimus dorsi) zu
unterstützen (linke Abb.). Experimentelle Ergebnisse lassen klinisch
eine zusätzliche Pumpleistung von 2-3 Litern pro Minute erwarten.
BMH - Warum kann ein „Frosch“ helfen?
Um genauer zu untersuchen, wie effizient das BMH arbeiten kann,
benötig man ein implantierbares Mess- und Trainingsgerät: den
„Frosch“. Mit seiner Hilfe kann man Schlagvolumen, Schlagenergie,
Drücke und weitere fluiddynamische Parameter erfassen. Letztlich
kann man so die Pumparbeit des M. latissimus dorsi direkt beurteilen
und optimieren.
Biochemische Veränderungen des Skelettmuskels
S100A1 [%]
Durch die elektrische Muskelstimulation findet eine Transformation der
Skelettmuskelfasern vom schnellen Typ-II zum langsamen Typ-I statt.
Das Verhältnis dieser Muskelfasertypen ist durch Elektrostimulation
einstellbar (linke Abb.).
Das kalziumbindende Protein S100A1, welches in einem definierten
Arbeitsbereich für eine Kräftigung der Muskulatur sorgt, steigt
proportional zur Faserumwandlung an (linke untere Abb.).
600
Zusammenfassung
500
Für die Herzinsuffizienz im Endstadium sind neue Therapieformen
notwendig. Das BMH könnte zu einer ergänzenden Therapie
heranreifen. Ein Problem stellt aber die Ausdauer und Kraft des M.
latissimus dorsi dar. Wir wollen die Veränderungen des Muskels, die
durch die unphysiologische Stimulation hervorgerufen werden,
verstehen und zu unserem Vorteil nutzen. Wie vermutet, spielen die
kalziumbindenden Proteine hier eine Schlüsselrolle. Endgültiges Ziel ist
es, einen Muskel zu erhalten, aus dem ein effizientes BMH entsteht,
bei dem keine relevante Muskelermüdung eintritt. (Im Sinne der Bionik
werden dafür auch vergleichende biochemische Untersuchungen mit
Muskulatur von Zugvögeln durchgeführt.)
400
300
200
100
Messreihe
Regression
0
-20
0
20
40
60
Transformationsgrad [%]
80