Koronararterien sind ein lebenswichtiger Teil des menschlichen Herzens und versorgen es mit sauerstoffreichem Blut, damit es arbeiten kann. Durch den Vergleich der Herzen von Säugetieren, Vögeln, Reptilien, Fischen und Fröschen scheint ein multiinstitutionelles Forscherteam Beweise dafür gefunden zu haben, dass sich die Struktur unseres Herzens in einem schrittweisen Prozess von Fisch über Amphibien zu Reptilien und Säugetieren entwickelt hat.
Als sich Tiere vom Leben im Wasser zum Leben an Land entwickelten, kam es zu einer erheblichen Umgestaltung der Blutgefäße zum Herzen, die ein Überleben ohne Kiemen ermöglichten. Das Verständnis der Ursprünge unseres Herz-Kreislauf-Systems könnte uns dabei helfen, die Grundlage für bestimmte genetische Defekte zu finden. Die Kenntnis der Systeme verschiedener anderer Tiere erweitert auch die Möglichkeiten für die Untersuchung von Herzerkrankungen und möglichen Behandlungen.
Wie kümmern Sie sich um Ihr Herz? Aktiv zu sein, Stress abzubauen und herzgesunde Lebensmittel zu sich zu nehmen, kann dazu beitragen, dieses lebenswichtige Organ zu schützen und zu stärken. Leider ist die angeborene Herzkrankheit (KHK) weltweit der häufigste Geburtsfehler.
KHK bezieht sich auf eine Reihe von Problemen, einschließlich einer anomalen Koronararterie, bei der die Koronararterien missgebildet sind. Diese Arterien versorgen das Herz mit sauerstoffreichem Blut. Wenn sie also nicht richtig entwickelt sind, kann es zu plötzlichen und gefährlichen Komplikationen kommen. Doch nicht alle Arten haben dieses Problem. Es gibt Tiere, darunter Fische und Amphibien, deren Herzen keine Herzkranzgefäße haben oder brauchen. Warum also tun wir das und woher kommen sie?
Um diese Fragen zu beantworten, verglichen Forscher in Japan die Entwicklung von Blutgefäßen im Herzen von Mäusen, japanischen Wachteln, Molchen, Zebrafischen, Haien und Fröschen. Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht eLife.
Das Team verwendete eine Kombination von Techniken, darunter MRT, Mikro-CT-Scans, Schnitte (Analyse dünner Herzscheiben unter einem Mikroskop) und 3D-Rekonstruktion, um detaillierte Bilder zu erstellen. Durch den Vergleich dieser Bilder konnten sie den Unterschied erkennen, wie sich die Blutgefäße (Gefäßsystem) im Herzen von Amnioten, also Säugetieren, Vögeln und Reptilien, und Nicht-Amnioten, also Fischen, Haien und Amphibien, vom Embryo bis zum Herzen entwickeln Erwachsene.
„Bei Fischen, Haien und Amphibien versorgt ein langes Gefäßsystem, das von den Kiemen ausgeht, das Herz mit Blut. Im Gegensatz dazu existiert dieses angestammte Gefäßsystem bei Säugetieren und Vögeln nur im Embryostadium und verwandelt sich später in erwachsene Herzkranzgefäße, die umwickelt sind.“ „Diese evolutionäre Veränderung hängt wahrscheinlich mit dem Übergang der Wirbeltiere vom Wasser zum Land zusammen, der zum Verlust der Kiemen führte“, erklärte der Forscher Hiroki Higashiyama von der Abteilung für Physiologische Chemie und Stoffwechsel an der Graduate School of Medicine der Universität von Tokio.
Amphibien stehen im Stammbaum der Evolution zwischen Fischen und Säugetieren und bieten möglicherweise einen Einblick in die Art und Weise, wie sich ein Herztyp zu einem anderen entwickelt hat. „Wir haben beispielsweise gesehen, dass die in Mäuseembryonen beobachteten vorübergehenden Blutgefäße eine verblüffende Ähnlichkeit mit dem angestammten Gefäßsystem von Amphibien aufwiesen“, sagte Higashiyama. „Während sich die Herzkranzgefäße der Maus bilden, verschwinden diese angestammten Gefäße, aber sie dienen als wesentliche Ausgangspunkte für die Entstehung der neuen Herzkranzgefäße.“
Die Ergebnisse schienen zu zeigen, dass die Struktur des menschlichen Herzens von einem gemeinsamen Amnioten-Vorfahren stammt. Als dieses Tier vom Wasserbewohner zum Landbewohner überging, kam es zu einer wichtigen Entwicklung, die einen erheblichen Umbau der Blutgefäße der Vorfahren zur Bildung der Koronararterien mit sich brachte, die wir heute haben.
Die Forscher vermuteten, dass dies notwendig sei, um eine Verdickung der Ventrikelwand des menschlichen Herzens zu ermöglichen, damit dieses hohe physiologische Aktivitäten wie den erhöhten Blutdruck bewältigen könne, der die hohe Stoffwechselkapazität der Amnioten aufrechterhält (die Fähigkeit, Sauerstoff aufzunehmen und zu zirkulieren). im Blut).
„Diese Forschung erweitert das Spektrum der verfügbaren Tiermodelle zur Untersuchung von Herzerkrankungen und deren Behandlung“, sagte Higashiyama. „Als nächstes möchten wir ein tieferes Verständnis der molekularen Prozesse erlangen, die an der Umgestaltung der Koronararterien beteiligt sind. Auf diese Weise können wir die Mechanismen aufdecken, wie sich die Koronararterien vom Säugetier- und Reptilientyp entwickelt haben, und möglicherweise Licht auf die angeborenen Erkrankungen des Menschen werfen.“ Herzanomalien und -krankheiten.“
Mehr Informationen:
Kaoru Mizukami et al., „Koronararterie entsteht durch Amniotenentwicklung“, eLife (2023), DOI: 10.7554/eLife.83005.