Plötzlicher Herztod: 3D-Bildgebung liefert mögliche Ursache

Mit einer neuen 3D-Bildgebungsmethode zeigte das Team im Tiermodell, dass Narbengewebe im Herzen bestimmte elektrische Signale verändern kann. Diese bleiben in Ruhe unauffällig, führen aber bei Belastung zu gefährlichen Herzrhythmusstörungen. Die Erkenntnisse könnten helfen, bislang unerklärte Fälle besser zu verstehen und die Diagnostik bei Risikopatienten gezielter zu gestalten.

„Unsere Studie zeigt, dass Narbengewebe im Herzen nicht einfach stört. Es beeinflusst aktiv, wie das Herz arbeitet“, sagt Prof. Peter Kohl vom Universitätsklinikum Freiburg. „Das hilft uns, die elektrischen Ursachen von Herzrhythmusstörungen besser zu verstehen – und langfristig auch, Diagnose und Behandlung gezielter zu gestalten.“

In 3D-Bildgebungsmethode zu sehen: Narben verändern das elektrische Herzsignal

Im Zentrum der Untersuchung standen Mäuse mit einer genetisch bedingten Form der Herzmuskelerkrankung. Diese kann auch beim Menschen auftreten, insbesondere bei jungen Patienten mit hohem Risiko für plötzlichen Herztod. Die Forschenden arbeiteten mit einer neu entwickelten Kombination aus hochauflösender 3D-Bildgebung und optischer Messung der elektrischen Erregung. 

Hiermit konnten sie zeigen, dass das Narbengewebe, das bei solchen Erkrankungen entsteht, die Ausbreitung elektrischer Signale im Herzen nicht pauschal verändert. Sondern die Ausbreitung ist abhängig von der Herzfrequenz, denn bei normalem Herzschlag verliefen die elektrischen Impulse weitgehend ungehindert. Sobald das Herz jedoch schneller schlägt – etwa bei körperlicher Anstrengung oder emotionalem Stress – wurden die Signale durch das vernarbte Gewebe abgeschwächt oder blockiert.

Diese Wirkung ist vergleichbar mit einem technischen „Tiefpassfilter“: Schnelle Impulse werden gezielt gedämpft, langsamere bleiben unbeeinträchtigt. Dieser bislang unbekannte Mechanismus könnte erklären, warum Betroffene in Ruheuntersuchungen unauffällig erscheinen, obwohl bei Belastung ein hohes Risiko für gefährliche Herzrhythmusstörungen besteht.

Plötzlicher Herztod: Durch digitale Zwillinge Risiko besser einschätzen

Ebenso zeigte die Studie, dass allein die Struktur des Herzens nicht ausreicht, um das Risiko für Herzrhythmusstörungen zuverlässig vorherzusagen. „Wir brauchen digitale Modelle, die nicht nur die Anatomie, sondern auch die elektrischen Eigenschaften der verschiedenen Herzzellen berücksichtigen“, erklärt Dr. Francesco Giardini vom Universitätsklinikum Freiburg. Genau dafür liefert die Studie wichtige Grundlagen. Ziel ist es, sogenannte digitale Zwillinge zu entwickeln – also individuelle Computermodelle, die für einzelne Patienten erstellt werden. Diese sollen es ermöglichen, Risiken besser einzuschätzen und gezielt zu behandeln, bevor es zu lebensbedrohlichen Ereignissen kommt.

3D-Bildgebungsmethode weiterentwickeln bis zur klinischen Anwendung

Die aktuellen Ergebnisse beruhen auf einem etablierten Tiermodell. Es bildet wesentliche Merkmale der menschlichen Erkrankung ab. Eine wichtige Einschränkung ist jedoch, dass die Daten bisher nur im Mausmodell erhoben wurden. In einem nächsten Schritt sollen daher größere Tiermodelle untersucht werden. Damit soll die Übertragbarkeit auf den Menschen weiter geprüft werden.

Langfristiges Ziel ist es, die Bildgebungsverfahren so weiterzuentwickeln, dass sie klinisch nutzbar werden. Diese sollen Erkenntnisse liefern z.B. für individuelle Risikoabschätzungen oder zur Therapieplanung bei Patienten mit Herzmuskelerkrankungen und Narbengewebe.