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Funktion von Duftrezeptor im menschlichen Herzen aufgeklärt

am Mittwoch, 8. Februar 2017

 Nikolina Jovancevic und Hanns Hatt mit dem Duftstoff, der den Riechrezeptor im Herzen aktiviert © RUB, Kramer


Nikolina Jovancevic und Hanns Hatt mit dem Duftstoff, der den Riechrezeptor im Herzen aktiviert
© RUB, Kramer

Besonders für Diabetiker oder Patienten mit erhöhter Herzfrequenz könnten diese Ergebnisse langfristig nützlich sein.

In menschlichen Herzmuskelzellen haben Forscher erstmals die Funktion von Riechrezeptoren aufgeklärt, die auch in der Nase vorkommen. Einer der Rezeptoren reagiert auf Fettsäuren, die sich gehäuft im Blut von Diabetikern finden. Aktiviert eine Fettsäure den Rezeptor, hat das einen negativen Effekt: Herzfrequenz und Herzkraft reduzieren sich. Das Team um Dr. Nikolina Jovancevic und Prof. Dr. Dr. Dr. habil. Hanns Hatt von der Ruhr-Universität Bochum berichtet die Ergebnisse in der Zeitschrift „Basic Research in Cardiology“.

Die Forscher analysierten das Erbgut von Herzmuskelzellen mit modernen Gensequenziertechniken. Sie fanden aktive Gene für zehn verschiedene Riechrezeptoren. Rezeptor OR51E1 kam besonders häufig vor. Für weitere Versuche stellten die Forscher Herzmuskelzellen aus embryonalen Stammzellen und menschlichen Hautzellen her, in Kooperation mit dem Labor von Prof. Dr. Jürgen Hescheler von der Universität zu Köln. In diesen aktivierten sie Rezeptor OR51E1 mit dem Duftstoff Nonan/Decansäure, der einen ranzig-fettigen Geruchseindruck auslöst. Er verminderte die Schlagfrequenz der gezüchteten Miniherzen – und zwar umso stärker, je höher die Konzentration des Duftstoffs war. Entfernten die Forscher den Duftstoff, schlugen die Miniherzen wieder normal.

Reduzierte Herzkraft

In Kooperation mit Prof. Dr. Henrik Milting vom Herz-und Diabeteszentrum Bad Oeynhausen untersuchten die Bochumer Forscher auch Muskelzellen aus explantierten Herzen von Patienten. Aktivierten sie den Rezeptor OR51E1 mit dem Fettsäureduft, reduzierte sich die Herzkraft. Die Ergebnisse bestätigten sich in Experimenten mit Gewebeschnitten aus diesen Herzen, die in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Andreas Dendorfer vom Klinikum der Ludwig-Maximilians-Universität München erfolgten.

Bei Menschen kommen die Fettsäuren, die an OR51E1 andocken können, im Blut und Herz-Fettgewebe in einer Konzentration vor, die ausreicht, um den Rezeptor zu aktivieren. Das bestätigten Analysen in Kooperation mit Prof. Dr. Erwin Schleicher von der Universitätsklinik in Tübingen. Besonders im Blut von Diabetikern liegen die Fettsäuren in erhöhten Konzentrationen vor.

Negative Wirkung bei Diabetikern vermutet

„Das könnte sich negativ auf die Herzfunktion von Diabetikern auswirken“, vermutet Hanns Hatt, Leiter des Bochumer Lehrstuhls für Zellphysiologie. Sein Team entwickelte inzwischen einen Blocker für Rezeptor OR51E1, der den negativen Effekt der aktivierenden Düfte aufhebt. Es handelt sich um das Molekül 2-Ethylhexansäure.

„Der Einsatz eines Blockers könnte in Zukunft helfen, die durch solche mittellangen Fettsäuren erzeugten negativen Wirkungen auf das menschliche Herz zu reduzieren – vor allem bei Patienten mit erhöhten Fettsäurewerten im Blut“, folgert Hatt. Auch einen Beitrag zur Therapie von Patienten mit stark erhöhten Herzfrequenzen hält er für möglich. Denkbar wäre es laut dem Bochumer Riechforscher sogar, den Duftstoff in Form einer Salbe zu verabreichen. „Wenn man die Stelle über dem Herzen einreibt, könnten genügend Duftstoffe durch die Haut gelangen, um eine Wirkung auf das Herz auszuüben; dafür gibt es erste Hinweise“, so Hatt.

Förderung

Finanzielle Unterstützung für die Arbeiten kam von der Heinrich-und-Alma-Vogelsang-Stiftung, der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 642, der Erich-und-Hanna-Klessmann-Stiftung sowie vom Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (Grant 81X2600217).

Originalveröffentlichung

Nikolina Jovancevic et al.: Medium-chain fatty acids modulate myocardial function via a cardiac odorant receptor, in: Basic Research in Cardiology, 2017, DOI: 10.1007/s00395-017-0600-y

Gesundheitsforschung Herz & Kreislauf

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