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Innere Medizin 5. April 2006

Das Herz und seine Kanäle

Diabetes und KHK sind Erkrankungen, die über viele gemeinsame zum Teil unheilvolle Berührungspunkte verfügen. Jeder zweite Diabetiker wird koronarkrank, Tendenz steigend. Diese Fakten erfordern von den behandelnden Ärzten eine umfassendere, fächerübergreifende Sichtweise und die Kenntnis pathogenetischer Zusammenhänge.

Zu den Schnittpunkten der beiden Krankheitsbilder gehören auch die ATP-abhängigen Kaliumkanäle. Sie stellen eine Untergruppe praktisch überall vorkommender transmebranärer Kaliumkanäle dar, finden sich demnach in den meisten Organen und sind mit Stoffwechselvorgängen assoziiert: So sind die KATP-Kanäle an den glatten Muskelzellen für den Gefäßwandtonus und im Myokard für ischämieassoziierte Prozesse verantwortlich.
Der Umstand, dass die Kanäle auch am Pankreas für die Insulinfreisetzung zuständig sind, macht den Zusammenhang zwischen Diabetes und KHK deutlich.
Prof. DDr. Robert Gasser, Abteilung für Kardiologie, Universität Graz, beschäftigt sich mit den Wirkmechanismen der für diese komplexen Geschehen mitverantwortlichen KATP-Kanäle. Auf einem Merck-Satellitensymposium anlässlich der Jahrestagung der Österreichischen Kardiologischen Gesellschaft 2003 fasste er die wichtigsten Grundlagen zusammen: "Die KATP-Kanäle wurden in den frühen 80er-Jahren erstmals beschrieben. Rund zwanzig Jahre später erkannte man zunehmens die Rolle der KATP-Kanäle für das myokardiale Präkonditionieren."

Rettungsversuche des Organismus

Bei einer myokardialen Ischämie versucht der Organismus, die akute bedrohliche Situation durch die Überführung in einen nicht-ischämischen Zustand zu beenden: Die lokale Reduktion der kontraktilen Kraft, die Senkung von Vor- und Nachlast, das Auftreten von Schmerz und der daraus resultierenden Vermeidung von Anstrengung, sowie eine lokale Koronardilatation im Bereich des betroffenen Areals sind Reaktionen auf ein derartiges Ereignis.
Die Öffnung beziehungsweise Schließung ATP-abhängiger Kaliumkanäle lässt sich auf medikamentösem Weg beeinflussen. So gibt es für das Herz-Kreislauf-System selektive Kaliumkanal-Blocker, wie Sulfonylharnstoffe und Kaliumkanalöffner wie Nicorandil (Dancor®).
Diese Kenntnis bildete die Grundlage der in Großbritannien durchgeführten und im Lancet publizierten IONA-Studie (Impact of Nicorandil in Angina), die Nicorandil einen günstigen Effekt auf die primären Endpunkte bei Patienten mit einer KHK bescheinigt.
Gasser: "Die grundlegenden therapeutischen Interventionen sollten viele der natürlichen Mechanismen zur Wiederherstellung eines nicht-ischämischen Zustandbildes unterstützen."
So kann die Koronardilatation durch Nitrate, Kalzium-Antagonisten, Molsidomin, aber auch durch Kaliumkanalöffner erzielt werden.
Es kommt unter Betablockern und Kalzium-Antagonisten zu einer Verringerung des O2-Verbrauches, Diuretika, ACE-Hemmer oder Angiotensinblocker ermöglichen eine Verminderung des kardialen Workout.
"Kaliumkanalöffner unterstützen bei ischämischen Vorgängen wesentliche kardioprotektive Mechanismen, wie die reflektorische Koronardilatation, eine lokale Verringerung der Kontaktilität, die eine Sauerstoffeinsparung mit sich zieht, sowie ein Preconditioning", so Gasser.

Schutz für das Herz

Die Öffnung der KATP-Kanäle erfolgt durch einen Abfall von ATP im Zellinneren der glatten Muskelzellen von Arterien im Zuge einer Ischämie. Aber auch andere Faktoren, wie eine Senkung des ph-Wertes, verschiedene Nukleotide, Metaboliten des Glukosestoffwechsels oder Adenosin können die Öffnung bewirken. Es kommt dabei zu einem vermehrten Ausstrom von Kalium am Kardiomyozyten und entsprechenden kardioprotektiven Effekten.
Die biochemischen Vorgänge, die hierfür die Grundlage bilden, sind:

  • Die Verkürzung des Aktionspotenzials: Das Myokard wird durch die Verminderung des Nettoeinstromes von Kalzium in das Zytoplasma der Herzmuskelzelle geschützt, der niedrigere Spiegel an freiem Kalzium, das für die kontraktile Funktion verantwortlich ist, führt zu einer Sauerstoffeinsparung.
     

  • Eine Kalium-Akkumulation im Extrazellulärraum: Ein Anstieg der Kaliumkonzentration im Gewebe führt zu einer Erregung der freien Nervenendigungen und zum Angina-pectoris-Schmerz. Hierdurch kommt es zu einer Beendigung aller körperlichen Anstrengungen. Dies wirkt durch die Verringerung der Herzarbeit kardioprotektiv.
     

  • Das akute Hibernieren: Wahrscheinlich kommt es durch die Öffnung von KATP-Kanälen zu einem Stop des Wachstums an einem Langzeit-ischämischen Myokard, das in eine Art Winterschlaf fällt. Somit wird auch hier der Sauerstoffverbrauch vermindert und der Herzmuskel geschützt.
     

  • Die Präkonditionierung: Kurze myokardiale Ischämien schützen den Herzmuskel gegen nachfolgende ischämische Zustände. Hierbei spielt der Adenosinrezeptor eine große Rolle. Der Effekt von Adenosin wird ebenso über die Öffnung ATP-abhängiger Kaliumkanäle erreicht. Die Präkonditionierung verbessert nach einer Ischämie die myokardiale Funktion, die Reperfusion und reduziert ausgedehnte Nekrosen.

An der glatten Muskulatur führt der Abfall des freien intrazellulären Kaliums zu einer Verminderung des Gefäßwandtonus und damit zu einer Vasodilatation. Dadurch kommt es einerseits zu einer Mobilisierung der Koronarreserven im ischämischen Areal, andererseits zu einer Senkung des peripheren Widerstandes und somit zur Kardioprotektion.
Nicorandil, dessen Wirksamkeit in der IONA-Studie untersucht wurde, ist bis dato das einzige vasodilatativ wirkende Antianginosum, für das bei stabiler Angina pectoris eine positive Beeinflussung harter Endpunkte nachgewiesen wurde.

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