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<<TableOfContents(4)>> | '''~+Schrittmacherzellen+~''' Die Schrittmacherzellen geben den Rhythmus des Herzens und des Gastrointestinal-Traktes vor und bilden somit eine sehr wichtige Zellgruppe im Körper. Bei Störungen der Schrittmacherzellen kann es teilweise zu schwerwiegenden Erkrankungen kommen. Die Rollen der Zellen und die Folgen einer Störung werden in diesem Artikel näher bearbeitet. <<TableOfContents(5)>> |
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Als Schrittmacherzellen werden Zellen bezeichnet, die in der Lage sind durch Veränderung ihrer [[http://flexikon.doccheck.com/de/Membranpermeabilit%C3%A4t|Membranpermeabilität]] eigenständig ein [[http://de.wikipedia.org/wiki/Aktionspotential|Aktionspotential]] auszulösen. Diese Zellen befinden sich vor allem im Herzmuskelgewebe wie auch in der glatten Muskulatur, zum Beispiel im Darm. Im Herzen sind sie für einen normalen Herzrhythmus verantwortlich, im Darmtrakt beeinflussen sie die [[http://flexikon.doccheck.com/de/Darmmotilit%C3%A4t|Darmmotilität]]. ([[#1|Sander et al., 2006]])([[#2|Quinn und Kohl, 2012]]) === Funktionsweise der Schrittmacherzellen: Entstehung eines Aktionspotentials === Die Funktion der Schrittmacherzellen ist, wie schon erwähnt, eigenständig ein Aktionspotential auszulösen. Dies ist ihnen wegen mehrerer spezieller Ionenkanäle möglich. Die Schrittmacherzellen besitzen kein definierbares Ruhepotential, da die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Repolarisation|Repolarisation]] bei einem bestimmten Schwellenwert wieder in die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Depolarisation_%28Physiologie%29|Depolarisation]] übergeht. Beim Erreichen dieses Potentials kommt es zu einem geringen Na+ Einstrom und die Zellmembran beginnt zu depolarisieren. (4) Diese Kanäle werden auch als [[http://de.wikipedia.org/wiki/HCN-Kanal|HCN-Kanäle]] bezeichnet. Die Aktivität der Kanäle wird sowohl durch die Membranspannung als auch durch die Bindung von [[http://de.wikipedia.org/wiki/Cyclisches_Adenosinmonophosphat|cAMP]] gesteuert. (5) Vor Erreichen des Schwellenpotentials öffnen sich die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Calciumkanal|Calcium-Kanälen]] vom Typ-T und Typ-L. Das Calcium strömt in die Zelle und führt so automatisch zum Erreichen des Schwellenpotentials. Bei einem Wert von +15mV schließen sich die langsamen Natrium-Kanäle und gleichzeitig öffnen sich Kalium-Kanäle. Das Kalium strömt aus der Zelle und es kommt zur Repolarisation. (4) |
Als Schrittmacherzellen werden Zellen bezeichnet, die in der Lage sind durch Veränderung ihrer [[http://flexikon.doccheck.com/de/Membranpermeabilit%C3%A4t|Membranpermeabilität]] eigenständig ein [[http://de.wikipedia.org/wiki/Aktionspotential|Aktionspotential]] auszulösen. Diese Zellen befinden sich vor allem im Herzmuskelgewebe wie auch in der glatten Muskulatur, zum Beispiel im Darm. Im Herzen sind sie für einen normalen Herzrhythmus verantwortlich, im Darmtrakt beeinflussen sie die [[http://flexikon.doccheck.com/de/Darmmotilit%C3%A4t|Darmmotilität]] [[#1|(Sander et al., 2006)]];[[#2|(Quinn und Kohl, 2012)]]. === Funktionsweise der Schrittmacherzellen === Die Funktion der Schrittmacherzellen ist, wie schon erwähnt, eigenständig ein Aktionspotential auszulösen. Dies ist ihnen wegen mehrerer spezieller Ionenkanäle möglich. Die Schrittmacherzellen besitzen kein definierbares Ruhepotential, da die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Repolarisation|Repolarisation]] bei einem bestimmten Schwellenwert wieder in die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Depolarisation_%28Physiologie%29|Depolarisation]] übergeht. Beim Erreichen dieses Potentials kommt es zu einem geringen Na^+^-Einstrom und die Zellmembran beginnt zu depolarisieren [[#3|(Varró und Papp, 1992)]]. Diese Kanäle werden auch als [[http://de.wikipedia.org/wiki/HCN-Kanal|HCN-Kanäle]] bezeichnet. Die Aktivität der Kanäle wird sowohl durch die Membranspannung als auch durch die Bindung von [[http://de.wikipedia.org/wiki/Cyclisches_Adenosinmonophosphat|cAMP]] gesteuert (Kusch et al., 2010)[[#4|4]]. Vor Erreichen des Schwellenpotentials öffnen sich die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Calciumkanal|Calcium-Kanälen]] vom Typ-T und Typ-L. Das Calcium strömt in die Zelle und führt so automatisch zum Erreichen des Schwellenpotentials. Bei einem Wert von +15mV schließen sich die langsamen Natrium-Kanäle und gleichzeitig öffnen sich Kalium-Kanäle. Das Kalium strömt aus der Zelle und es kommt zur Repolarisation [[#3|(Varró und Papp, 1992)]]. <<BR>> |
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Im Herzmuskel finden wir zwei Gruppen von Fasern. Zum einen das [[http://flexikon.doccheck.com/de/Arbeitsmyokard|Arbeitmyokard]] für die Pumparbeit, zum anderen das spezifische [[http://flexikon.doccheck.com/de/Erregungsleitungssystem_des_Herzens|Erregungsbildungs- und Erregungsleitungssystem]]. Zu letzterem zählen auch die Schrittmacherzellen, die auf Grund ihrer Lokalisation in 3 Gruppen unterteilt werden können: (3) | Im Herzmuskel finden wir zwei Gruppen von Fasern. Zum einen das [[http://flexikon.doccheck.com/de/Arbeitsmyokard|Arbeitmyokard]] für die Pumparbeit, zum anderen das spezifische [[http://flexikon.doccheck.com/de/Erregungsleitungssystem_des_Herzens|Erregungsbildungs- und Erregungsleitungssystem]]. Zu letzterem zählen auch die Schrittmacherzellen, die auf Grund ihrer Lokalisation in 3 Gruppen unterteilt werden können: |
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Die dritte Gruppe bilden die tertiären Schrittmacherzellen, die im [[http://de.wikipedia.org/wiki/His-B%C3%BCndel|His-Bündel]] zu finden sind. Sie erhalten die Erregung aus dem AV-Knoten und leiten diese weiter bis zur Herzspitze. Die Weiterleitung erfolgt zunächst durch einen gemeinsamen Stamm, der sich nach wenigen Millimetern in die [[http://flexikon.doccheck.com/de/Tawara-Schenkel|Tawara-Schenkel]] aufteilt. Diese teilen sich wiederum an der Herzspitze in die [[http://flexikon.doccheck.com/de/Purkinje-Fasern|Purkinje-Fasern]] auf, welche mit den Myokardzellen in Kontakt treten. Die Spontanaktivität der Schrittmacherzellen ist hier am langsamsten und liegt bei 20 bis 40 Erregungen pro Minute. (3)(6) === Cajal Zellen in der glatten Muskulatur des Gastrointestinaltraktes === Im [[http://flexikon.doccheck.com/de/Gastrointestinaltrakt|Gastrointestinaltrakt]] (GIT) finden wir eine weitere Art der Schrittmacherzellen, die interstitiellen Cajal Zellen (ICC). Die ICC gelten als spezialisierte glatte Muskelzellen und finden sich sowohl an den Rändern der Muskelschichten als auch innerhalb der Muskelbündel. Sie treten in engen Kontakt mit den glatten Muskelzellen durch [[http://de.wikipedia.org/wiki/Gap_Junction|Gap junctions]] und stehen auch eng mit anliegenden Neuronen in Verbindung. Daher haben diese Zellen nicht nur eine Schrittmacherfunktion, sondern dienen auch der [[http://en.wikipedia.org/wiki/Neurotransmission|Neurotransmission]] und fungieren als Dehnungsrezeptoren. (7) <<BR>> Die ICC zeigen ständig rhythmische Schwankungen des Membranpotentials und geben diese mit Hilfe der Gap junctions passiv an die glatten Muskelzellen weiter. Es kommt jedoch noch nicht zu einer Kontraktion, da die Depolarisation nicht über -40mV steigt und somit nur „stille“ elektrische Wellen produziert werden. {{attachment:abbildung klein.jpg|Abbildung 1|align="right"}} Diese Wellen werden als [[http://en.wikipedia.org/wiki/Slow-wave_potential|„slow waves“]] bezeichnet und haben eine Frequenz von ca. 3-10 Minuten-1. Überschreitet die Depolarisation den Schwellenwert von ca. -40mV, zum Beispiel aufgrund einer Dehnung oder durch [[http://de.wikipedia.org/wiki/Acetylcholin|Acetylcholin]], werden weitere Ca-Kanäle vom Typ-L aktiviert und es entsteht ein Ca-Aktionspotential, welches auch auf die glatte Muskulatur übertragen wird. Durch den Anstieg der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Zytosol|zytosolischen]] Ca-Konzentration wird eine Kontraktion ausgelöst. Wird das Schwellenpotential nur kurz überschritten und nur eine begrenzte Anzahl an Aktionspotentialen ausgelöst, nennt man dies eine „Spike-Salve“. Die Salven führen zu phasischen Kontraktionen, welche eine sehr wichtige Rolle bei der Segmentation und der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Peristaltik|Peristaltik]] spielen. Liegen die wellenförmigen Schwankungen über dem Schwellenpotential werden ununterbrochen Spikes entladen und es kommt zu einer tonischen Dauerkontraktion. Diese Art der Kontraktion ist bei den [[http://de.wikipedia.org/wiki/Schlie%C3%9Fmuskel|Sphinktern]] sehr wichtig. (8) Auf der Abbildung 1 sind die verschiedenen Membranpotenziale der Muskulatur des Magen-Darm-Traktes dargestellt. |
Die dritte Gruppe bilden die tertiären Schrittmacherzellen, die im [[http://de.wikipedia.org/wiki/His-B%C3%BCndel|His-Bündel]] zu finden sind. Sie erhalten die Erregung aus dem AV-Knoten und leiten diese weiter bis zur Herzspitze. Die Weiterleitung erfolgt zunächst durch einen gemeinsamen Stamm, der sich nach wenigen Millimetern in die [[http://flexikon.doccheck.com/de/Tawara-Schenkel|Tawara-Schenkel]] aufteilt. Diese teilen sich wiederum an der Herzspitze in die [[http://flexikon.doccheck.com/de/Purkinje-Fasern|Purkinje-Fasern]] auf, welche mit den Myokardzellen in Kontakt treten. Die Spontanaktivität der Schrittmacherzellen ist hier am langsamsten und liegt bei 20 bis 40 Erregungen pro Minute [[#5|(Thews und Vaupel, 1997)]]. === Cajal Zellen in der glatten Muskulatur des GIT === Im [[http://flexikon.doccheck.com/de/Gastrointestinaltrakt|Gastrointestinaltrakt]] (GIT) finden wir eine weitere Art der Schrittmacherzellen, die interstitiellen Cajal Zellen (ICC). Die ICC gelten als spezialisierte glatte Muskelzellen und es werden zwei Arten der ICC unterschieden: Die intramuskulären ICC (ICC-IM) sind spindelförmige Zellen, die sich in der longitudinalen Muskelschicht befinden. Sie dienen als Vermittler zwischen erregenden/hemmenden Nervenfasern und den glatten Muskelzellen. Die zweite Art der ICC hat eine dreieckige, leicht unregelmäßige Form mit mehreren Fortsätzen, die ein Verzweigungsgeflecht zwischen den longitudinalen und kreisförmigen Muskelschichten bilden. Ihre Hauptaufgabe ist die Erzeugung des Schrittmacherrhythmus. Da sie mit dem Auerbach Plexus verbunden sind, bezeichnet man sie als ICC-AP [[#23|(Huizinga, 2001)]]. Die ICC zeigen ständig rhythmische Schwankungen des Membranpotentials und geben diese mit Hilfe der Gap junctions passiv an die glatten Muskelzellen weiter. Es kommt jedoch noch nicht zu einer Kontraktion, da die Depolarisation nicht über -40mV steigt und somit nur „stille“ elektrische Wellen produziert werden. {{attachment:Membranpotentiale.jpg|Abbildung 1|align="right"}} Diese Wellen werden als [[http://en.wikipedia.org/wiki/Slow-wave_potential|„slow waves“]] bezeichnet und haben eine Frequenz von ca. 3-10 Minuten^-1^. Überschreitet die Depolarisation den Schwellenwert von ca. -40mV, zum Beispiel aufgrund einer Dehnung oder durch [[http://de.wikipedia.org/wiki/Acetylcholin|Acetylcholin]], werden weitere Ca^2+^-Kanäle vom Typ-L aktiviert und es entsteht ein Ca^2+^-Aktionspotential, welches auch auf die glatte Muskulatur übertragen wird. Durch den Anstieg der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Zytosol|zytosolischen]] Ca^2+^-Konzentration wird eine Kontraktion ausgelöst. Wird das Schwellenpotential nur kurz überschritten und nur eine begrenzte Anzahl an Aktionspotentialen ausgelöst, nennt man dies eine „Spike-Salve“. Die Salven führen zu phasischen Kontraktionen, welche eine sehr wichtige Rolle bei der Segmentation und der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Peristaltik|Peristaltik]] spielen. Liegen die wellenförmigen Schwankungen über dem Schwellenpotential werden ununterbrochen Spikes entladen und es kommt zu einer tonischen Dauerkontraktion. Diese Art der Kontraktion ist bei den [[http://de.wikipedia.org/wiki/Schlie%C3%9Fmuskel|Sphinktern]] sehr wichtig [[#7|(Klinke et al., 2009)]]. Auf der '''Abbildung 1''' sind die verschiedenen Membranpotenziale der Muskulatur des Magen-Darm-Traktes dargestellt. <<BR>> |
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---- Unter den Störungen kann man folgende Arten unterscheiden: * Fehlen oder verminderte Ausbildung der Schrittmacherzellen * Gestörte Entwicklung der Schrittmacherzellen * Fehlerhafte Funktionsweise der Schrittmacherzellen * Defekte Reizweiterleitung Diese Störungen können weitreichende Folgen auf das Herz und den GI-Trakt haben. |
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Unter einer Arrhythmie oder auf Deutsch Herzrhythmusstörung versteht man im Allgemeinen eine Unregelmäßigkeit in der Herzaktion. Die Herzaktion setzt sich aus Systole (Kontraktionsphase) und Diastole (Erschlaffungsphase) zusammen und ist die physiologische Grundlage für die Arbeit des Herzens. Eine Unregelmäßigkeit kann sowohl ein zu langsamer wie auch ein zu schneller Herzschlag sein (Bradykardie bzw. Tachykardie). Die Herzrhythmusstörungen werden in drei verschiedene Gruppen eingeteilt: Nach der Herzfrequenz, dem Ort und der Art der Entstehung. Bei der Unterteilung nach der Herzfrequenz unterscheiden wir zwischen der Bradykardie und der Tachykardie. Der Ort der Entstehung kann ventrikulär oder supraventrikulär sein. Dies bedeutet die Störungen treten entweder in Höhe der Ventrikel oder in Höhe der Vorhöfe (Atrium) auf. Die Art der Rhythmusstörungen kann eine Reizbildungs- oder Reizleitungsstörung sein. Als erste Diagnostikmethode kommt meist die einfache Auskultation zum Einsatz. Weiterführend ist das EKG (Elektrokardiogramm) die wichtigste Diagnostikmethode. Eine weitere Möglichkeit ist die Benutzung des Ultraschallgeräts. Als Folge einer bradykarden Herzrhythmusstörung kann es zu einer verminderten Perfusion des Gehirns kommen. Symptome sind dann Schwindel, Kollapszustände oder auch eine vollständige Ohnmacht (Synkope). Bei extremen Tachykardien kann es, wegen der sehr stark eingeschränkten Auswurfleistung des Herzens, zu einem Kreislaufzusammenbruch kommen und die Patienten verlieren das Bewusstsein. ==== Bradykardie ==== Bei der Bradykardie fällt die Herzfrequenz unter 60 Schläge pro Minute. Ursache einer Bradykardie kann eine Blockierung des SA-Knotens und/oder des AV-Knotens sein. Hierbei kommt es zu keiner oder einer gestörten Weiterleitung der Erregung von den Vorhöfen auf die Kammern. Eine weitere Ursache kann das Sick-Sinus-Syndrom sein auf das im Folgenden genauer eingegangen wird. Des Weiteren zählt man Vorhofflimmern zu den Gründen der Bradykardie. ==== Tachykardie ==== Die Tachykardie ist eine Herzrhythmusstörung, bei der die Herzfrequenz über 100 Schläge pro Minute ansteigt. Die Tachykardie wird je nach Ort ihrer Entstehung unterschieden in die supraventrikuläre und die ventrikuläre Tachykardie. Bei der supraventrikulären Tachykardie liegt der Ursprung der Rhythmusstörung oberhalb der Ventrikel. Genauer gesagt kann der Ursprung im SA-Knoten, in den Vorhöfen oder im AV-Knoten liegen. Die Störung führt dann zu einer erhöhten Herzfrequenz. Ursache hierfür ist eine gestörte Erregungsbildung bei der eine Frequenz von über 150 Erregungen pro Minute erreicht werden kann. Trotzdem gilt diese Form der Rhythmusstörung als meist nicht lebensbedrohlich, da nicht jede Erregung der Vorhöfe auf die Ventrikel übertragen wird. http://kardio.uniklinikum-leipzig.de/ekg/svt.pdf Die ventrikuläre Tachykardie hat ihren Ursprung in den Ventrikeln. Sie gilt als lebensbedrohliche Störung, da es bei extremen Fällen zum vollkommenen Stillstand des Blutflusses kommen kann. Dies ist möglich wenn das Herz so schnell kontrahiert, dass sich das Blut aus Trägheitsgründen nicht mehr bewegt. Ursache einer ventrikulären Tachykardie ist in den meisten Fällen eine schwere Erkrankung des Herzmuskels zum Beispiel im Rahmen einer koronaren Herzkrankheit oder eines Herzinfarktes. Ebenfalls können Überdosierungen einiger Medikamente eine ventrikuläre Tachykardie auslösen. ==== Sick Sinus Syndrom (Sinusknotendysfunktion) ==== Die Sinusknotendysfunktion (SND) ist eine Störung die mit abnormaler Reizbildung beziehungsweise abnormaler Fortpflanzung des Reizes zusammenhängt. Die SND zeigt sich in einer Sinusbradykardie bis hin zu einer Pause oder auch Stillstand des Herzschlages. Außerdem kann eine chronotrope Inkompetenz (kein adäquater Anstieg der Herzfrequenz unter Belastung) beobachtet werden. Das Herz kann die Arrhythmie nicht mit einem Escape-Rhythmus ausgleichen. Wenn es abwechselnd zu einer supraventrikulären Tachykardie und einer Bradykardie kommt, nennt man dies „Bradykardie-Tachykardie-Syndrom“. Eine häufige Ursache der SND ist eine fibrotische Narbenbildung. Da Kardiomyozyten nur eine begrenzte Fähigkeit zur Regeneration haben, entsteht, nach dem Tod (infolge von einem Infarkt oder von Myokardischämie) dieser Zellen, fibröses Gewebe. Fibroblasten setzen sowohl die Leitfähigkeit des Gewebes in dem SA-Knoten, als auch diejenige zum umliegenden Gewebe herab. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3390069/ Eine weitere Ursache des SND kann ein SA-Block sein. Bei dem SA-Block wird zwar ein Reiz im SA-Knoten gebildet, dieser wird jedoch nicht auf die Vorhofmuskulatur weitergeleitet. Ebenfalls Ursache kann eine Veränderung der Natriumkanäle sein. Im Herzen sind spannungsabhängige Na+ - Kanäle, die sich gleichzeitig und für kurze Zeit öffnen für den schnellen Na+ - Einstrom und damit für die Ausbildung eines Aktionspotentials (AP) zuständig sind. Wird dieser Einstrom verhindert, bzw. gibt es zu wenige Kanäle, dauert es länger bis ein AP ausgelöst wird. Ein Grund kann zum Beispiel der Mangel an SCN5A sein. Das SCN5A ist ein Gen, das die Synthese der Na+ - Kanäle steuert. Außerdem wird die Krankheit häufig auf eine Degeneration der Arterie des SA-Knotens, autoimmune Antikörper und auf eine fehlerhafte neuronale Innervation zurückgeführt. Die SND wurde bisher nur bei Menschen und Hunden entdeckt. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3327600/) |
Unter einer Arrhythmie oder auf Deutsch Herzrhythmusstörung versteht man im Allgemeinen eine Unregelmäßigkeit in der Herzaktion. Die Herzaktion setzt sich aus [[http://de.wikipedia.org/wiki/Systole|Systole]] (Kontraktionsphase) und [[http://de.wikipedia.org/wiki/Diastole|Diastole]] (Erschlaffungsphase) zusammen und ist die physiologische Grundlage für die Arbeit des Herzens. Eine Unregelmäßigkeit kann sowohl ein zu langsamer wie auch ein zu schneller Herzschlag sein (Bradykardie bzw. Tachykardie)[[#8|(von Engelhardt und Breves, 2009)]]. Die häufigsten Symptome einer Arrhythmie sind Brustschmerzen, Benommenheit oder Schwindel, Ohnmacht und Kurzatmigkeit [[#9|(A.D.A.M. Medical Encyclopedia, 2012)]]. Die Arrhythmien werden in drei verschiedene Gruppen eingeteilt: <<BR>> Nach der Herzfrequenz, dem Ort und der Art der Entstehung. Bei der Unterteilung nach der Herzfrequenz unterscheiden wir zwischen der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Bradykardie|Bradykardie]] und der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Tachykardie|Tachykardie]]. Als Bradykardie wird eine Herzrhythmusstörung bezeichnet, bei der die Herzfrequenz unter 60 Schläge pro Minute fällt. Bei der Tachykardie liegt die Herzfrequenz über 100 Schlägen pro Minute. <<BR>> Der Ort der Entstehung kann ventrikulär oder supraventrikulär sein. Dies bedeutet die Störungen treten entweder in Höhe der Ventrikel oder in Höhe der Vorhöfe (Atrium) auf. Die Art der Arrhythmie kann eine Reizbildungs- oder Reizleitungsstörung sein. Als erste Diagnostikmethode kommt meist die einfache [[http://de.wikipedia.org/wiki/Auskultation|Auskultation]] zum Einsatz und die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Palpation|Palpation]] des Pulses. Weiterführend ist das [[http://de.wikipedia.org/wiki/EKG|EKG]] (Elektrokardiogramm) die wichtigste Diagnostikmethode, dieses kann auch über einen längeren Zeitraum getragen werden (Langzeit-EKG) [[#9|(A.D.A.M. Medical Encyclopedia, 2012)]]. === Sinusknotendysfunktion (Sick Sinus Syndrom) === ==== Definition ==== Die Sinusknotendysfunktion (SND) fasst verschiedene Herzrhythmusstörungen zusammen, die auf eine Störung mit abnormaler Reizbildung beziehungsweise abnormaler Fortpflanzung des Reizes zurückzuführen sind. Die folgenden Herzrhythmusstörungen werden unter der SND zusammengefasst: <<BR>> * [[http://www.medizinfo.de/kardio/herzrhythmus/sinusbradykardie.shtml|Sinusbradykardie]] bis hin zu einer Pause oder auch Stillstand des Herzschlages * [[http://www.kardionet.de/chronotrope-inkompetenz|Chronotrope Inkompetenz]] (keine adäquater Anstieg der Herzfrequenz unter Belastung) * [[http://de.wikipedia.org/wiki/Vorhofflimmern|Vorhofflimmern]] oder [[http://de.wikipedia.org/wiki/Vorhofflattern|Vorhofflattern]] * Bradykardie-Tachykardie-Syndrom: es kommt abwechselnd zu einer supraventrikulären Tachykardie und einer Bradykardie [[#10|(Burrage, 2012)]] ==== Entstehung ==== Eine häufige Ursache des Sick Sinus Syndroms ist eine [[http://de.wikipedia.org/wiki/Fibrose|fibrotische]] Narbenbildung. Da Kardiomyozyten nur eine begrenzte Fähigkeit zur Regeneration besitzen, entsteht, nach ihrem Tod (infolge von einem [[http://de.wikipedia.org/wiki/Myokardinfarkt|Infarkt]] oder von [[http://de.wikipedia.org/wiki/Myokardisch%C3%A4mie|Myokardischämie]]) fibröses Gewebe. Fibroblasten sind keine elektrischen Leiter und setzen somit sowohl die Leitfähigkeit des Gewebes im SA-Knoten, als auch im umliegenden Gewebe herab [[#11|(Xiao, 2011)]]. Man nimmt an, dass die Ausschüttung des Signalstoffs der Fibrose ([[http://de.wikipedia.org/wiki/Transforming_growth_factor#TGF-.CE.B2|TGFβ-1]]), durch die Aktivität der Na^+^- Kanäle reguliert wird. Mit zunehmender Aktivität der Na^+^-Kanäle werden Signalstoffe ausgeschüttet, welche die Fibroblasten stimulieren. Es kommt zu einer Fibrose im SA Knoten [[#12|(Hao et al., 2011)]]. <<BR>> Eine andere Ursache kann in den spannungsabhängigen Na^+^ - Kanälen des Herzens liegen. Durch das Zusammenspiel von K^+^, Ca^2+^ und Na^+^ Ionen wird das Aktionspotential generiert. Wird dieser Einstrom verhindert, bzw. gibt es zu wenige Kanäle, dauert es länger bis sich ein AP ausbildet. Eine Besonderheit des SA-Knoten ist, dass sowohl kardiale ([[http://de.wikipedia.org/wiki/Tetrodotoxin|TTX]]-resistent) als auch neuronale (TTX-sensitiv) Na^+^- Kanäle vorhanden sind. Schon eine sehr geringe Menge an TTX reicht aus, um die neuronalen Kanäle zu blockieren. Gibt es nun weniger der kardialen Kanäle und im Verhältnis mehr von den neuronalen, wird der Reiz gehemmt und das Herz schlägt langsamer. <<BR>> Das Gen [[http://ghr.nlm.nih.gov/gene/SCN5A|SCN5A]] codiert den [[http://en.wikipedia.org/wiki/Nav1.5|Na V 1.5]] Kanal, den Hauptkanal im SA Knoten. Eine Verletzung dieses Gens kann zur Folge haben, dass die Anzahl der Na^+^ - Kanäle abnimmt. Es wurde beobachtet, dass sich das Potential für die Aktivierung und für die Inaktivierung nicht geändert hat. Jedoch sind die Na^+^ Ströme um bis zu 30% vermindert. Hinzu kommt eine verlangsamte Reizweiterleitung und eine längere Regenerationsphase durch die geringere Anzahl an Kanälen [[#13|(Lei et al., 2005)]]. Außerdem wird die Krankheit häufig auf eine Degeneration der Arterie des SA-Knotens, autoimmune Antikörper und auch eine fehlerhafte neuronale Innervation zurückgeführt. Die SND wurde bisher nur bei Menschen und Hunden entdeckt [[#10|(Burrage, 2012)]]. |
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Konventionell beugt man Bradykardie mit der Implantation eines Herzschrittmachers vor, der die Aufgabe der herzeigenen Schrittmacherzellen übernimmt. Eine weitere, häufig angewandte Möglichkeit ist die Katheterablation. Ziel ist es das Gewebe, welches falsche Impulse liefert, zu zerstören. |
Konventionell beugt man einer Bradykardie mit der Implantation eines permanenten elektronischen [[http://de.wikipedia.org/wiki/Herzschrittmacher|Herzschrittmachers]] vor, der die Aufgabe der herzeigenen Schrittmacherzellen übernimmt. Eine weitere, häufig angewandte Möglichkeit ist die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Katheterablation|Katheterablation]]. Hierbei wird das Gewebe, welches falsche Impulse liefert, mit Hilfe von Strom zerstört. |
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Problem bei den genannten Therapien ist, dass sie die Reizerzeugung und Reizleitung nicht verbessern und Defekte nicht reparieren. Die Therapien wirken nur symptomatisch und nicht ursächlich. Die moderne Wissenschaft versucht nun durch Zell- und Gentherapie eine Heilung der Arrhythmien zu erreichen. Eine Möglichkeit der ursächlichen Therapie ist die Implantation von mesenchymalen Stammzellen. Diese haben an Ratten eine verbesserte Leitung des Reizes, infolge einer Erhöhung der Anzahl von Gap Junctions (Connexone) gezeigt und eine Verringerung von Kollagenablagerungen. Doch gibt es bei der Zelltransplantation, aufgrund vieler Sicherheitsrisiken (Anzahl der Zellen, Stelle zur Implantation, Immunantwort, usw.), noch keine klinischen Erfolge vorzuweisen. Mit Gentransfer konnte man häufig die Reduktion von Tachykardien erreichen. So sollen Connexin Gene die Kommunikation über Gap Junctions der Zellen verlangsamen. Weitere Möglichkeiten wären eine Therapie mit Genen des K+-Kanals oder des G-Protein. Allerdings trifft man auch hier noch auf zu viele Hindernisse, sodass es noch eine Zeit der Forschung braucht, bis die Methode angewandt werden kann. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3390069/) |
<<BR>> Problem bei den genannten Therapien ist, dass sie die Reizerzeugung und Reizleitung nicht verbessern und Defekte nicht reparieren. Die Therapien wirken nur symptomatisch und nicht ursächlich. Zudem gibt es einige Nachteile bei den Therapien, wie Materialermüdungen oder Fehlfunktionen bei den Herzschrittmachern, starke Nebenwirkungen der Medikamente, Blutungen, Infektionen oder sogar die Perforation der Herzwand bei der Katheterablation [[#9|(A.D.A.M. Medical Encyclopedia, 2012)]]. Deshalb versucht die moderne Wissenschaft nun durch Zell- und Gentherapie eine Heilung der Arrhythmien zu erreichen. <<BR>> Durch die Transplantation von embryonalen Stammzellen oder auch primären [[http://de.wikipedia.org/wiki/Myoblast|Myoblasten]] konnte in einem [[http://de.wikipedia.org/wiki/In_vivo|in vivo]] Versuch ein AV blockiertes Herz stimuliert werden. Dies ist möglich, weil die Zellen Verbindungen mit dem umgebenden Gewebe herstellen können. Bei einer Implantation von [[http://de.wikipedia.org/wiki/Mesenchym|mesenchymalen]] Stammzellen (hMSCs) in ein [[http://de.wikipedia.org/wiki/Isch%C3%A4mie|ischämisches]] Herz konnte eine regionale Regeneration des Herzmuskelgewebes und eine daraus resultierende Verbesserung der Herzfunktion beobachtet werden. Der zugrunde liegende Mechanismus ist noch nicht aufgeklärt. Jedoch konnte bei einem Versuch mit Ratten festgestellt werden, dass die hMSCs Verbindungen durch Gap junctions zwischen den Kardiomyozyten herstellen. Eine lokale Implantation im AV-Gebiet verbesserte die AV-Überleitung auch bei einem kompletten AV-Block. Zusätzlich konnte eine Reduzierung an Kollagenablagerung festgestellt werden. Diese Reduzierung ist möglicherweise auf die antifibrotische [[http://flexikon.doccheck.com/de/Parakrin|parakrine]] Wirkung von MSCs zurückzuführen. Es wurde auch versucht durch genetische Mutation die elektrischen Eigenschaften von Fibroblasten zu verändern. Durch eine geförderte Expression des [[http://en.wikipedia.org/wiki/MYOCD|Myocardin]] (MYOC) Gens in ventrikulären Fibroblasten (hVSFs) konnte die Erregungsleitung verbessert werden. Auch nicht-kardiale Fibroblasten können genetisch so verändert werden, dass sie elektrische Impulse weiterleiten. In dem Versuch wurden Hautfibroblasten mit dem [[http://de.wikipedia.org/wiki/Myogener_Faktor_3|MyoD]] und dem [[http://de.wikipedia.org/wiki/Connexin|Cx43]] Gen versehen. Zudem wurde auch die Transplantation von Fibroblasten mit speziellen K^+^ -Kanälen ([[http://en.wikipedia.org/wiki/KCNA3|K V 1.3]]) untersucht. Hierbei kam es zu einer signifikanten Reduzierung der Herzrate. Es konnte die AV-Funktion verändert werden ohne dass ein AV-Block erzeugt wurde. Bei den genannten Zelltherapien gibt es jedoch immer viele Herausforderungen und Probleme (Zellquellen, Implantationsstelle, Immunantwort, usw.) die dazu führen, dass es noch keine klinischen Erfolge gibt. Bei den Versuchen mit Gentransfer konnte häufig die Reduktion von Tachykardien erreicht werden. Dies geschah beispielweise bei dem Gentransfer von mutierten Connexin-Genen. Hierbei wurde die interzelluläre Kommunikation reduziert und somit eine 3-fache Verlangsamung der Leitungsgeschwindigkeit erreicht. Weitere Möglichkeiten wären eine Therapie mit Genen des Na^+^-, K^+^-Kanals oder des G-Protein. Allerdings trifft man auch hier noch auf zu viele Hindernisse, sodass die Forschung noch Zeit braucht um die Therapien klinisch testen zu können [[#11|(Xiao, 2011)]]. <<BR>> |
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Stromatumore sind Bindegewebstumore des Gastrointestinaltrakts. Es sind mesenchymale (nicht epitheliale) Tumore myogenen Ursprungs.1 Am häufigsten treten sie im Bereich des Magens auf. Sie verursachen unspezifische Beschwerden, wie Bauchschmerzen oder Verdauungsstörungen. Die Behandlung erfolgt üblicherweise durch die Entfernung des Tumors und zusätzlicher Medikamentengabe von Tyrokinase-Inhibitoren. Die Größe, der Metastasierungsgrad und die mitotaktische Aktivität des Tumors bestimmen die Heilungschancen. ==== Vorkommen ==== Stromatumore treten eher selten auf. Studien zufolge kommen sie bei zehn bis 20 Menschen pro einer Millionen Einwohnern vor. Das durchschnittliche Alter, indem der Tumor auftritt liegt bei 60-70 Jahren. Das Geschlecht spielt eine untergeordnete Rolle, wobei der prozentuale Anteil der erkrankten männlichen Patienten etwas höher ist. 1,2 Am häufigsten mit 60% sind die Stromatumoren im Magen lokalisiert. In bis zu 30% der Fälle ist der Dünndarm betroffen, in jeweils 5% der Fälle der Colon oder Mastdarm, im Rectum ist der Tumor seltener zu finden. In der Speiseröhre können auch Tumore vorkommen, allerdings ist der Anteil mit 3% sehr gering.3 Metastasierungen kommen häufig in der Leber und innerhalb der Bauchhöhle vor. Absiedlungen können aber auch in den Knochen, der Haut und den Weichteilgeweben auftreten.4 Bei jungen Patienten werden selten auch Metastasen in den Lymphknoten gefunden.5 |
{{attachment:gastrointestinaler-Stromatumor.jpg|Abbildung 2|align="right"}} Stromatumore sind Bindegewebstumore des Gastrointestinaltrakts. Es sind mesenchymale (nicht epitheliale) Tumore [[http://flexikon.doccheck.com/de/Myogen|myogenen]] Ursprungs [[#14|(Schütte und Bauer, 2011)]]. Am häufigsten treten sie im Bereich des Magens auf ('''Abbildung 2'''). Sie verursachen unspezifische Beschwerden, wie Bauchschmerzen oder Verdauungsstörungen. Die Behandlung erfolgt üblicherweise durch die Entfernung des Tumors und zusätzlicher Medikamentengabe von [[http://de.wikipedia.org/wiki/Tyrosinkinase-Inhibitor|Tyrosinkinase-Inhibitoren]]. Die Größe, der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Metastase|Metastasierungsgrad]] und die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Mitose|mitotische]] Aktivität des Tumors bestimmen die Heilungschancen. Stromatumore treten eher selten auf. Studien zufolge kommen sie bei zehn bis 20 Menschen pro einer Millionen Einwohnern vor. Das durchschnittliche Alter, indem der Tumor auftritt liegt bei 60-70 Jahren. Das Geschlecht spielt eine untergeordnete Rolle, wobei der prozentuale Anteil der erkrankten männlichen Patienten etwas höher ist [[#14|(Schütte und Bauer, 2011)]];[[#15|(Mukherjee et al., 2010)]]. |
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Stromatumore stammen von pluripotenten mesenchymalen Stammzellen ab, die die Eigenschaften der interstitiellen Cajal-Zellen zeigen. Bei ihnen ist eine Mutationen des C-Kit-Protoonkogens gefunden worden.6 Das ist eine genetische Mutation, die zur Bildung defekter Wachstumsfaktor-Rezeptoren an der Zelloberfläche führt. Meistens ist der Kit-Rezeptor defekt, seltener tritt eine Mutation des PDGFA (Platelet derived growth factor A) auf. In einem gesunden Organismus werden die Wachstumsfaktor-Rezeptoren der pluripotenten Stammzellen erst nach der Bindung eines spezifischen Moleküls (Ligand) aktiviert. Daraufhin wird ein Signal zum Zellwachstum und zur Proliferation übermittelt. Durch die Mutation kommt es zur dauerhaften Aktivierung der Rezeptoren, auch in Abwesenheit eines Liganden. Das führt dazu, dass es kein Gleichgewicht zwischen Zellwachstum/Proliferation und Zelltod (Apaptose) gibt. Dadurch kommt es zum abnormalen Zellwachstum, also zur Tumorbildung.7 Eine weitere Form der Stromatumore ist die genetisch bedingte familiäre Form. Sie bricht häufig schon im jungen Alter der Patienten aus, da die ursächliche Mutation bereits bei der Geburt und in allen Körperzellen vorhanden ist. Eine Cajal-Zellen-Hyperplasie ist die mögliche Vorläuferläsion zur Entstehung des Stromatumors.8 |
Dass Stromatumore sich auf die Entwicklung der interstitiellen Cajal-Zellen zurückverfolgen lassen, vermuteten [[#17|Hirota]] und [[#18|Kindblom]] das erste Mal 1998. Cajal Zellen bilden ein komplexes Netzwerk, welches für die Darmmotilität im Gastrointestinaltrakt verantwortlich ist. Sie stellen eine Verbindung zwischen den autonomen Nerven und der glatten Muskulatur her. Dieses typische Muster konnte bei Stromatumoren im [[http://de.wikipedia.org/wiki/Omentum|Omentum]] und im [[http://de.wikipedia.org/wiki/Mesenterium|Mesenterium]] nachgewiesen werden. Da sich Cajal-Zellen normalerweise aber weder im Omentum, noch im Mesenterium befinden, haben [[#17|Hirota]] und [[#18|Kindblom]], darauf geschlossen, dass sich Gastrointestinale Stromatumore aus den Vorläuferzellen der Cajal-Zellen entwickeln [[#16|(Gradistanac und Wittekind, 2005)]]. Bei ihnen ist eine Mutationen des C-Kit-Protoonkogens gefunden worden [[#17|(Hirota et al., 1998)]]. Das ist eine genetische Mutation, die zur Bildung defekter Wachstumsfaktor-Rezeptoren an der Zelloberfläche führt. Meistens ist der Kit-Rezeptor defekt, seltener tritt eine Mutation des [[http://de.wikipedia.org/wiki/Platelet-Derived_Growth_Factor_A|PDGFA]] (Platelet derived growth factor A) oder der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Proteinkinase_C|Proteinkinase C]] auf. In einem gesunden Organismus werden die Wachstumsfaktor-Rezeptoren der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Pluripotenz|pluripotenten]] Stammzellen erst nach der Bindung eines [[http://de.wikipedia.org/wiki/Ligand|Liganden]], dem [[http://de.wikipedia.org/wiki/Stammzellfaktor|Stammzellfaktor]] (SCF) aktiviert. Daraufhin wird ein Signal zum Zellwachstum und zur [[http://de.wikipedia.org/wiki/Proliferation|Proliferation]] übermittelt. Nachdem sich der Ligand wieder gelöst hat, wird das Signal zur Zellteilung unterbrochen und das Zellwachstum stoppt. Durch die Mutation kommt es zur dauerhaften Aktivierung der Rezeptoren, auch in Abwesenheit des SCF. Das führt dazu, dass es kein Gleichgewicht zwischen Zellwachstum/Proliferation und [[http://de.wikipedia.org/wiki/Apoptose|Apoptose]] (Zelltod) gibt. Dadurch kommt es zum abnormalen Zellwachstum, also zur Tumorbildung [[#18|(Kindblom et al., 1998)]]. |
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Die Symptome äußern sich unspezifisch und weisen nicht direkt auf einen Stromatumor hin. 35% der Patienten leiden unter Bauchschmerzen und bei 25% kommt es zu gastrointestinalen Blutungen. Eine Verschlechterung des Allgemeinzustandes kann bei 24% der Patienten festgestellt werden, Verdauungsstörungen bei 16%. Zu Eisenmangelanämie kommt es bei 15% der Patienten und 12% leiden unter Übelkeit und Erbrechen. Verstopfungen und Durchfall können bei 12% der Patienten festgestellt werden. Dass der Stromatumor tastbar in der Bauchhöhle liegt ist nur bei 8% der Patienten der Fall.9 | Die Symptome äußern sich unspezifisch und weisen nicht direkt auf einen Stromatumor hin. 35% der Patienten leiden unter Bauchschmerzen und bei 25% kommt es zu gastrointestinalen Blutungen. Eine Verschlechterung des Allgemeinzustandes kann bei 24% der Patienten festgestellt werden, Verdauungsstörungen bei 16%. Zu [[http://de.wikipedia.org/wiki/Eisenmangelan%C3%A4mie|Eisenmangelanämie]] kommt es bei 15% der Patienten und 12% leiden unter Übelkeit und Erbrechen. [[http://de.wikipedia.org/wiki/Obstipation|Obstipation]] und [[http://de.wikipedia.org/wiki/Durchfall|Diarrhoe]] können bei 12% der Patienten festgestellt werden. Dass der Stromatumor tastbar in der Bauchhöhle liegt ist nur bei 8% der Patienten der Fall [[#19|(Mucciarini et al., 2007)]]. |
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Nur durch endoskopische Untersuchungen und gegebenenfalls eine Biopsie kann eine sichere Diagnose gestellt werden. Eine sichere Aussage zur Tumorbildung und Ausbreitung liefern bildgebende Verfahren wie die Sonografie, die Röntgenaufnahme nach der Gabe eines Kontrastmittels, die Computertomografie wie auch die Magnetresonanztomografie. Zum Nachweis von Metastasen kann ein PET-Scan durchgeführt werden. Die eigentliche Diagnose wird aber im Labor in histologischen Untersuchungen des Operationspräparates oder einer Biopsie gestellt.2 |
Nur durch [[http://de.wikipedia.org/wiki/Endoskop|endoskopische]] Untersuchungen und gegebenenfalls eine [[http://de.wikipedia.org/wiki/Biopsie|Biopsie]] kann eine sichere Diagnose gestellt werden. Eine sichere Aussage zur Tumorbildung und Ausbreitung liefern bildgebende Verfahren wie die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Sonografie|Sonografie]], [[http://de.wikipedia.org/wiki/R%C3%B6ntgen#Medizin|Kontraströntgen]], die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Computertomographie|Computertomografie]] wie auch die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetresonanztomographie|Magnetresonanztomografie]]. Zum Nachweis von Metastasen kann ein [[http://de.wikipedia.org/wiki/Positronen-Emissions-Tomographie|PET-Scan]] durchgeführt werden. Die eigentliche Diagnose wird aber im Labor in histologischen Untersuchungen des Operationspräparates oder einer Biopsie gestellt [[#15|(Mukherjee et al., 2010)]]. |
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Der Thyrokinase-Inhibitor Imatinib kann in Tablettenform verabreicht werden. Diese Behandlungsform wirkt jedoch systematisch, das heißt auf den ganzen Körper, und kommt nur bei bereits metastasierenden Tumoren zum Einsatz. 2 Bei Tumoren die auf den Thyrokinase-Inhibitor nicht ansprechen kann man eine Behandlung mit dem Multikinaseinhibitor Sunitinib versuchen. Ein Problem bei Behandlungen mit den Kinase-Inhibitoren kann eine Resistenz der Tumorzellen gegen die Wirkung des Medikaments sein. Die Ursache dafür ist die sekundäre Mutation des KIT-Gens10,11 oder eine rhabdomyosarkomatöse Entartung des Tumors.12 Konventionelle zytotoxische Chemotherapien haben keine positiven Ergebnisse, wie die Verkleinerung des Tumors erbracht. Strahlentherapie wird nur palliativ angewendet, da die meisten Stromatumore resistent gegen sie sind.2 |
Konventionelle zytotoxische [[http://de.wikipedia.org/wiki/Chemotherapie|Chemotherapien]] haben keine positiven Ergebnisse, wie die Verkleinerung des Tumors erbracht. [[http://de.wikipedia.org/wiki/Strahlentherapie|Strahlentherapie]] wird nur [[http://de.wikipedia.org/wiki/Palliative_Therapie|palliativ]] angewendet, da die meisten Stromatumore resistent gegen sie sind [[#15|(Mukherjee et al., 2010)]]. |
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Bei nicht metastasierenden Tumoren kann man eine 5 Jahre-Überlebensrate bei 30-60% der Patienten geben, wobei diese abhängig davon ist, ob der Tumor lokalisiert ist oder rezidivierend ist. Bei nicht oder nur teilweise entfernten Tumoren ist eine schlechte Prognose zu stellen.2 Durch eine Tumorruptur und die mögliche Tumoraussaat in die Bauchhöhle verschlechtert sich die Prognose noch weiter. Tritt der Fall ein, dass der Stromatumor an der peritonealen Bedeckung des befallenden Hohlorgans heranwächst besteht die Gefahr, dass der Tumor diese durchbricht. Schlechte Prognosen müssen auch gestellt werden, wenn der Tumor eine hohe Zelldichte vorweist.15,16 |
Bei nicht metastasierenden Tumoren kann man eine 5 Jahre-Überlebensrate bei 30-60% der Patienten geben, wobei diese abhängig davon ist, ob der Tumor lokalisiert ist oder [[http://de.wikipedia.org/wiki/Rezidiv|rezidivierend]] ist. Bei nicht oder nur teilweise entfernten Tumoren ist eine schlechte Prognose zu stellen. (Mukherjee et al., 2010)(15) Durch eine [[http://de.wikipedia.org/wiki/Ruptur|Tumorruptur]] und die mögliche Tumoraussaat in die Bauchhöhle verschlechtert sich die Prognose noch weiter. Tritt der Fall ein, dass der Stromatumor an der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Peritoneum|peritonealen]] Bedeckung des befallenden Hohlorgans heranwächst besteht die Gefahr, dass der Tumor diese durchbricht. Schlechte Prognosen müssen auch gestellt werden, wenn der Tumor eine hohe Zelldichte vorweist [[#20|(Rutkowski et al., 2007)]][[#21|(Fletcher, 2007)]]. <<BR>> |
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<<Anchor(1)>> (1) Sander K.M.; Koh S.D.; Ward S.M. (2006): Interstitial cells of cajal as pacemakers in the gastrointestinal tract. Annual review of physiology 68: 307-343 <<BR>> http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16460275 <<Anchor(2)>> (2) Quinn T.A.; Kohl P. (2012): Mechano-sensitivity of cardiac pacemaker function: Pathophysiological relevance, experimental implications, and conceptual integration with other mechanisms of rhythmicity. Progress in Biophysics and molecular biology 110 (2-3): 257-268 |
---- '''Einzelnachweise''' <<Anchor(9)>> A.D.A.M. Medical Encyclopedia (2012): Arrhythmias: Abnormal heart rhythms; Bradycardia; Tachycardia <<BR>> http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmedhealth/PMH0002091/ <<Anchor(10)>> Burrage H (2012): Sick sinus syndrome in a dog: Treatment with dual-chambered pacemaker implantation. The Canadian Veterinary Journal 53(5): 565–568 <<BR>> http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3327600/ <<Anchor(16)>> Gradištanac T, Wittekind C(2005): Gastrointestinale Stromatumoren. Ärzteblatt Sachsen. 1: 17-19 <<BR>> http://www.slaek.de/50aebl/2005/archiv/01/pdf/0105_017.pdf <<Anchor(12)>> Hao X, Zhang Y, Zhang X, Nirmalan M, Davies L, Konstantinou D, Yin F, Dobrzynski H, Wang X, Grace A, Zhang H, Boyett M, Huang C L-H, Lei M (2011): TGF-β1-mediated fibrosis and ion channel remodeling are key mechanisms in producing the sinus node dysfunction associated with SCN5A deficiency and aging. Circulation. Arrhythmia and Electrophysiology 4 (3): 397-406 <<BR>> http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21493874 <<Anchor(17)>> Hirota S, Isozaki K, Moriyama Y, Hashimoto K, Nishida T, Ishiguro S, Kawano K, Hanada M, Kurata A, Takeda M, Muhammad Tunio G, Matsuzawa Y, Kanakura Y, Shinomura Y, Kitamura Y (1998): Gain-of-function mutations of c-kit in human gastrointestinal stromal tumors. Science 279(5350):577-580 <<BR>> http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9438854 <<Anchor(23)>> Huizinga JD (2001): Physiology and Pathophysiology of the Interstitial Cell of Cajal: From Bench to Bedside: II. Gastric motility: lessons from mutant mice on slow waves and innervation. American Journal of Physiology 281 (5): 1129-1134 http://ajpgi.physiology.org/content/281/5/G1129.full <<Anchor(18)>> Kindblom LG, Remotti HE, Aldenborg F, Meis-Kindblom JM: Gastrointestinal pacemaker cell tumor (GIPACT) (1998): gastrointestinal stromal tumors show phenotypic characteristics of the interstitial cells of Cajal. American Journal of Pathology 152(5): 1259-1269 <<BR>> http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9588894 <<Anchor(4)>> Kusch J, Biskup C, Thon S, Schulz E, Nache V, Zimmer T, Schwede F, Benndorf K (2010): Interdependence of receptor activation and ligand binding in HCN2 pacemaker channels. Neuron 67 (1): 75-85 <<BR>> http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20624593 <<Anchor(13)>> Lei M, Goddard C, Liu J, Léoni A-L, Royer A, Fung S, Xiao G, Ma A, Zhang H, Charpentier F, Vandenberg JI, Colledge WH, Grace AA, Huang C L-H (2005): Sinus node dysfunction following targeted disruption of the murine cardiac sodium channel gene Scn5a. Journal of Physiology 1; 567(Pt 2): 387–400 <<BR>> http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1474188/ <<Anchor(19)>> Mucciarini C, Rossi G, Bertolini F, Valli R, Cirilli C, Rashid I, Marcheselli L, Luppi G, Federico M (2007): Incidence and clinicopathologic features of gastrointestinal stromal tumors. A population-based study. BMC Cancer;7: 230 <<BR>> http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2241631/ <<Anchor(2)>> Quinn TA, Kohl P (2012): Mechano-sensitivity of cardiac pacemaker function: Pathophysiological relevance, experimental implications, and conceptual integration with other mechanisms of rhythmicity. Progress in Biophysics and molecular biology 110 (2-3): 257-268 |
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(3) Gerhard Thews, Peter Vaupel (1997): Vegetative Physiologie, 3. Auflage, Springer Verlag: 94-96 (4) Varró A.; Papp J.G. (1992): The impact of single cell voltage clamp on the understanding of the cardiac ventricular action potential. Cardioscience 3 (3): 131-144 |
<<Anchor(20)>> Rutkowski P, Nowecki ZI, Michej W, Debiec-Rychter M, Woźniak A, Limon J, Siedlecki J, Grzesiakowska U, Kakol M, Osuch C, Polkowski M, Głuszek S, Zurawski Z, Ruka W (2007): Risk criteria and prognostic factors for predicting recurrences after resection of primary gastrointestinal stromal tumor. Annals of Surgical Oncololgy 14(7): 2018-2027 <<BR>> http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17473953 <<Anchor(1)>> Sander KM, Koh SD, Ward SM (2006): Interstitial cells of cajal as pacemakers in the gastrointestinal tract. Annual review of physiology 68: 307-343 <<BR>> http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16460275 <<Anchor(6)>> Sanders KM, Ward SM (2006): Interstitial cells of Cajal: a new perspective on smooth muscle function. The Journal of Physiology 576(Pt 3): 721–726 <<BR>> http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1890422/ <<Anchor(3)>> Varró A, Papp JG (1992): The impact of single cell voltage clamp on the understanding of the cardiac ventricular action potential. Cardioscience 3 (3): 131-144 |
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(5) Kusch J, Biskup C, Thon S, Schulz E, Nache V, Zimmer T, Schwede F, Benndorf K. (2010): Interdependence of receptor activation and ligand binding in HCN2 pacemaker channels. Neuron 67 (1): 75-85 <<BR>> http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20624593 (6) Gerhard Thews, Peter Vaupel (1997): Vegetative Physiologie, 3. Auflage, Springer Verlag: 101-103 (7) Sanders K. M.; Ward S. M. (2006): Interstitial cells of Cajal: a new perspective on smooth muscle function. The Journal of Physiology 576(Pt 3): 721–726 <<BR>> http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1890422/ (8) Klinke R., Pape H.-P., Kurtz A., Silbernagl S. (2009): Physiologie, 6. Auflage, Georg Thieme Verlag: 420-421 http://www.aafp.org/afp/2003/0415/p1725.html http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12180244 1 http://www.onkologie-duesseldorf.de/subpages/gist_gastrointestinaler_stromatumor.htm 2 http://emedicine.medscape.com/article/179669-overview 3 Miettinen M, El-Rifai W, H L Sobin L, Lasota J: Evaluation of malignancy and prognosis of gastrointestinal stromal tumors: a review. Human Pathologie 2002;33(5):478-83 4 Miettinen, Lasota: Gastrointestinal stromal tumors; review on morphology, molecular pathology, prognosis, and differential diagnosis. Archivs of Pathology and Laboratory Medicine 2006, 130:1466-1478 5 Agaimy, Wünsch: Lymph node metastasis in gastrointestinal stromal tumours (GIST) occurs preferentially in young patients </=40 years: an overview based on our case material and the literature. Langenbecks Archives of Surgery 2009;394(2):375-81 6 Hirota S, Isozaki K, Moriyama Y, Hashimoto K, Nishida T, Ishiguro S, Kawano K, Hanada M, Kurata A, Takeda M, Muhammad Tunio G, Matsuzawa Y, Kanakura Y, Shinomura Y, Kitamura Y: Gain-of-function mutations of c-kit in human gastrointestinal stromal tumors. Science. 1998;279(5350):577-80 7 Kindblom LG, Remotti HE, Aldenborg F, Meis-Kindblom JM: Gastrointestinal pacemaker cell tumor (GIPACT): gastrointestinal stromal tumors show phenotypic characteristics of the interstitial cells of Cajal. American Journal of Pathology 1998;152(5):1259-69 8 Antonescu: Gastrointestinal stromal tumor (GIST) pathogenesis, familial GIST, and animal models. Seminars in Diagnostic Pathology 2006;23(2):63-9 9 Mucciarini C, Rossi G, Bertolini F, Valli R, Cirilli C, Rashid I, Marcheselli L, Luppi G, Federico M: Incidence and clinicopathologic features of gastrointestinal stromal tumors. A population-based study. BMC Cancer. 2007;7:230 10 Zheng S, Pan YL, Tao DY, Wang JL, Huang KE: Secondary C-kit mutation is a cause of acquired resistance to imatinib in gastrointestinal stromal tumor. Scandinavian Journal of Gastroenterology 2008;18:1-4 11 Cassier PA, Dufresne A, Arifi S, El Sayadi H, Ray-Coquard I, Bringuier PP, Scoazec JY, Alberti L, Blay JY: Novel approaches to gastrointestinal stromal tumors resistant to imatinib and sunitinib. Current Gastroenterology Reports 2008;10(6):555-61 12 Liegl, Bernadette MD; Hornick, Jason L. MD, PhD; Antonescu, Cristina R. MD; Corless, Christopher L. MD; Fletcher, Christopher D. M. MD, FRCPath: "Rhabdomyosarcomatous Differentiation in Gastrointestinal Stromal Tumors After Tyrosine Kinase Inhibitor Therapy: A Novel Form of Tumor Progression. American Journal of Surgery and Pathology 2009;33(2):218-226 13 Rubin BP, Heinrich MC, Corless CL: Gastrointestinal stromal tumour. Lancet. 2007;369(9574):1731-41 14 Vallböhmer D, Marcus HE, Baldus SE, Brabender J, Drebber U, Metzger R, Hölscher AH, Schneider PM: Serosal penetration is an important prognostic factor for gastrointestinal stromal tumors. Oncology Reports 2008;20(4):779-83 15 Rutkowski P, Nowecki ZI, Michej W, Debiec-Rychter M, Woźniak A, Limon J, Siedlecki J, Grzesiakowska U, Kakol M, Osuch C, Polkowski M, Głuszek S, Zurawski Z, Ruka W: Risk criteria and prognostic factors for predicting recurrences after resection of primary gastrointestinal stromal tumor. Annals of Surgical Oncololgy 2007;14(7):2018-27 16 Fletcher: Diagnostic Histopathology of Tumors 3rd edition, 2007, Churchill Livingstone Elsevier, S. 356-9 17 Heinrich MC, Corless CL, Demetri GD, Blanke CD, von Mehren M, Joensuu H, McGreevey LS, Chen CJ, Van den Abbeele AD, Druker BJ, Kiese B, Eisenberg B, Roberts PJ, Singer S, Fletcher CD, Silberman S, Dimitrijevic S, Fletcher JA.: Kinase mutations and imatinib response in patients with metastatic gastrointestinal stromal tumor. Journal of Clinical Oncology 2003;21:4342-4349 |
<<Anchor(11)>> Xiao Y-F (2011): Cell and gene therapy for arrhythmias: Repair of cardiac conduction damage. Journal of Geriatric Cardiology 8(3): 147–158 <<BR>> http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3390069/ <<BR>> '''Fachbücher''' <<Anchor(8)>> von Engelhardt W, Breves G(2009): Physiologie der Haustiere, 3. Auflage, Enke Verlag: 141-142 <<Anchor(21)>> Fletcher CDM (2007): Diagnostic Histopathology of Tumors, 3. Auflage, Churchill Livingstone Verlag: 356-390 <<Anchor(7)>> Klinke R, Pape H-P, Kurtz A, Silbernagl S (2009): Physiologie, 6. Auflage, Thieme Verlag: 420-421 <<Anchor(5)>> Thews G, Vaupel P (1997): Vegetative Physiologie, 3. Auflage, Springer Verlag: 94-103 <<BR>> '''Webseiten''' <<Anchor(15)>> Mukherjee S, Sawyer MAJ, Decker RA (2010): Gastrointestinal Stromal Tumors. <<BR>>http://emedicine.medscape.com/article/179669-overview <<Anchor(14)>> Schütte J, Bauer S (2011): Gastrointestinaler Stromatumor <<BR>> http://www.onkologie-duesseldorf.de/subpages/gist_gastrointestinaler_stromatumor.htm <<BR>> '''Abbildungen''' Abbildung 1: selbst angefertigt von Jan Gregor Heider Abbildung 2: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:GIST_2.jpg&filetimestamp=20061008143659 |
Schrittmacherzellen
Die Schrittmacherzellen geben den Rhythmus des Herzens und des Gastrointestinal-Traktes vor und bilden somit eine sehr wichtige Zellgruppe im Körper. Bei Störungen der Schrittmacherzellen kann es teilweise zu schwerwiegenden Erkrankungen kommen. Die Rollen der Zellen und die Folgen einer Störung werden in diesem Artikel näher bearbeitet.
Contents
Was sind Schrittmacherzellen?
Allgemeine Definition
Als Schrittmacherzellen werden Zellen bezeichnet, die in der Lage sind durch Veränderung ihrer Membranpermeabilität eigenständig ein Aktionspotential auszulösen. Diese Zellen befinden sich vor allem im Herzmuskelgewebe wie auch in der glatten Muskulatur, zum Beispiel im Darm. Im Herzen sind sie für einen normalen Herzrhythmus verantwortlich, im Darmtrakt beeinflussen sie die Darmmotilität (Sander et al., 2006);(Quinn und Kohl, 2012).
Funktionsweise der Schrittmacherzellen
Die Funktion der Schrittmacherzellen ist, wie schon erwähnt, eigenständig ein Aktionspotential auszulösen. Dies ist ihnen wegen mehrerer spezieller Ionenkanäle möglich. Die Schrittmacherzellen besitzen kein definierbares Ruhepotential, da die Repolarisation bei einem bestimmten Schwellenwert wieder in die Depolarisation übergeht. Beim Erreichen dieses Potentials kommt es zu einem geringen Na+-Einstrom und die Zellmembran beginnt zu depolarisieren (Varró und Papp, 1992). Diese Kanäle werden auch als HCN-Kanäle bezeichnet. Die Aktivität der Kanäle wird sowohl durch die Membranspannung als auch durch die Bindung von cAMP gesteuert (Kusch et al., 2010)4. Vor Erreichen des Schwellenpotentials öffnen sich die Calcium-Kanälen vom Typ-T und Typ-L. Das Calcium strömt in die Zelle und führt so automatisch zum Erreichen des Schwellenpotentials. Bei einem Wert von +15mV schließen sich die langsamen Natrium-Kanäle und gleichzeitig öffnen sich Kalium-Kanäle. Das Kalium strömt aus der Zelle und es kommt zur Repolarisation (Varró und Papp, 1992).
Welche Arten von Schrittmacherzellen gibt es?
Herzschrittmacher Zellen
Im Herzmuskel finden wir zwei Gruppen von Fasern. Zum einen das Arbeitmyokard für die Pumparbeit, zum anderen das spezifische Erregungsbildungs- und Erregungsleitungssystem. Zu letzterem zählen auch die Schrittmacherzellen, die auf Grund ihrer Lokalisation in 3 Gruppen unterteilt werden können:
Die primären oder auch aktuellen Schrittmacherzellen findet man im Sinuatrialknoten (SA-Knoten). Der SA-Knoten wird somit zum primären Schrittmacherzentrum des Herzens und ist an der komplexen Regulation der Herzfrequenz beteiligt. Die Zellen depolarisieren ungefähr 60- bis 80-mal pro Minute und leiten die elektrische Erregung auf das Myokard der Vorhöfe weiter.
Die sekundären oder auch potenziellen Schrittmacherzellen befinden sich im Atrioventrikularknoten oder abgekürzt AV-Knoten. Er bildet das sekundäre Reizzentrum des Herzens und ist für die Depolarisation der Ventrikel verantwortlich. Er empfängt die fortgeleitete Depolarisation der Vorhöfe und leitet diese mit einer kleinen zeitlichen Verzögerung an die Ventrikel weiter. Bei einem Ausfall des Sinusknoten oder einer gestörten Weiterleitung springt der AV-Knoten als Reizzentrum ein. Die Spontanfrequenz der Schrittmacherzellen ist hier etwas langsamer, sie liegt in etwa bei 40 bis 50 Erregungen pro Minute.
Die dritte Gruppe bilden die tertiären Schrittmacherzellen, die im His-Bündel zu finden sind. Sie erhalten die Erregung aus dem AV-Knoten und leiten diese weiter bis zur Herzspitze. Die Weiterleitung erfolgt zunächst durch einen gemeinsamen Stamm, der sich nach wenigen Millimetern in die Tawara-Schenkel aufteilt. Diese teilen sich wiederum an der Herzspitze in die Purkinje-Fasern auf, welche mit den Myokardzellen in Kontakt treten. Die Spontanaktivität der Schrittmacherzellen ist hier am langsamsten und liegt bei 20 bis 40 Erregungen pro Minute (Thews und Vaupel, 1997).
Cajal Zellen in der glatten Muskulatur des GIT
Im Gastrointestinaltrakt (GIT) finden wir eine weitere Art der Schrittmacherzellen, die interstitiellen Cajal Zellen (ICC). Die ICC gelten als spezialisierte glatte Muskelzellen und es werden zwei Arten der ICC unterschieden: Die intramuskulären ICC (ICC-IM) sind spindelförmige Zellen, die sich in der longitudinalen Muskelschicht befinden. Sie dienen als Vermittler zwischen erregenden/hemmenden Nervenfasern und den glatten Muskelzellen. Die zweite Art der ICC hat eine dreieckige, leicht unregelmäßige Form mit mehreren Fortsätzen, die ein Verzweigungsgeflecht zwischen den longitudinalen und kreisförmigen Muskelschichten bilden. Ihre Hauptaufgabe ist die Erzeugung des Schrittmacherrhythmus. Da sie mit dem Auerbach Plexus verbunden sind, bezeichnet man sie als ICC-AP (Huizinga, 2001).
Die ICC zeigen ständig rhythmische Schwankungen des Membranpotentials und geben diese mit Hilfe der Gap junctions passiv an die glatten Muskelzellen weiter. Es kommt jedoch noch nicht zu einer Kontraktion, da die Depolarisation nicht über -40mV steigt und somit nur „stille“ elektrische Wellen produziert werden. Diese Wellen werden als „slow waves“ bezeichnet und haben eine Frequenz von ca. 3-10 Minuten-1.
Überschreitet die Depolarisation den Schwellenwert von ca. -40mV, zum Beispiel aufgrund einer Dehnung oder durch Acetylcholin, werden weitere Ca2+-Kanäle vom Typ-L aktiviert und es entsteht ein Ca2+-Aktionspotential, welches auch auf die glatte Muskulatur übertragen wird. Durch den Anstieg der zytosolischen Ca2+-Konzentration wird eine Kontraktion ausgelöst. Wird das Schwellenpotential nur kurz überschritten und nur eine begrenzte Anzahl an Aktionspotentialen ausgelöst, nennt man dies eine „Spike-Salve“. Die Salven führen zu phasischen Kontraktionen, welche eine sehr wichtige Rolle bei der Segmentation und der Peristaltik spielen.
Liegen die wellenförmigen Schwankungen über dem Schwellenpotential werden ununterbrochen Spikes entladen und es kommt zu einer tonischen Dauerkontraktion. Diese Art der Kontraktion ist bei den Sphinktern sehr wichtig (Klinke et al., 2009). Auf der Abbildung 1 sind die verschiedenen Membranpotenziale der Muskulatur des Magen-Darm-Traktes dargestellt.
Folgen einer Störung
Unter den Störungen kann man folgende Arten unterscheiden:
- Fehlen oder verminderte Ausbildung der Schrittmacherzellen
- Gestörte Entwicklung der Schrittmacherzellen
- Fehlerhafte Funktionsweise der Schrittmacherzellen
- Defekte Reizweiterleitung
Diese Störungen können weitreichende Folgen auf das Herz und den GI-Trakt haben.
Herzrhythmusstörungen
Unter einer Arrhythmie oder auf Deutsch Herzrhythmusstörung versteht man im Allgemeinen eine Unregelmäßigkeit in der Herzaktion. Die Herzaktion setzt sich aus Systole (Kontraktionsphase) und Diastole (Erschlaffungsphase) zusammen und ist die physiologische Grundlage für die Arbeit des Herzens. Eine Unregelmäßigkeit kann sowohl ein zu langsamer wie auch ein zu schneller Herzschlag sein (Bradykardie bzw. Tachykardie)(von Engelhardt und Breves, 2009). Die häufigsten Symptome einer Arrhythmie sind Brustschmerzen, Benommenheit oder Schwindel, Ohnmacht und Kurzatmigkeit (A.D.A.M. Medical Encyclopedia, 2012).
Die Arrhythmien werden in drei verschiedene Gruppen eingeteilt:
Nach der Herzfrequenz, dem Ort und der Art der Entstehung. Bei der Unterteilung nach der Herzfrequenz unterscheiden wir zwischen der Bradykardie und der Tachykardie. Als Bradykardie wird eine Herzrhythmusstörung bezeichnet, bei der die Herzfrequenz unter 60 Schläge pro Minute fällt. Bei der Tachykardie liegt die Herzfrequenz über 100 Schlägen pro Minute.
Der Ort der Entstehung kann ventrikulär oder supraventrikulär sein. Dies bedeutet die Störungen treten entweder in Höhe der Ventrikel oder in Höhe der Vorhöfe (Atrium) auf. Die Art der Arrhythmie kann eine Reizbildungs- oder Reizleitungsstörung sein.
Als erste Diagnostikmethode kommt meist die einfache Auskultation zum Einsatz und die Palpation des Pulses. Weiterführend ist das EKG (Elektrokardiogramm) die wichtigste Diagnostikmethode, dieses kann auch über einen längeren Zeitraum getragen werden (Langzeit-EKG) (A.D.A.M. Medical Encyclopedia, 2012).
Sinusknotendysfunktion (Sick Sinus Syndrom)
Definition
Die Sinusknotendysfunktion (SND) fasst verschiedene Herzrhythmusstörungen zusammen, die auf eine Störung mit abnormaler Reizbildung beziehungsweise abnormaler Fortpflanzung des Reizes zurückzuführen sind. Die folgenden Herzrhythmusstörungen werden unter der SND zusammengefasst:
Sinusbradykardie bis hin zu einer Pause oder auch Stillstand des Herzschlages
Chronotrope Inkompetenz (keine adäquater Anstieg der Herzfrequenz unter Belastung)
- Bradykardie-Tachykardie-Syndrom: es kommt abwechselnd zu einer supraventrikulären Tachykardie und einer Bradykardie
Entstehung
Eine häufige Ursache des Sick Sinus Syndroms ist eine fibrotische Narbenbildung. Da Kardiomyozyten nur eine begrenzte Fähigkeit zur Regeneration besitzen, entsteht, nach ihrem Tod (infolge von einem Infarkt oder von Myokardischämie) fibröses Gewebe. Fibroblasten sind keine elektrischen Leiter und setzen somit sowohl die Leitfähigkeit des Gewebes im SA-Knoten, als auch im umliegenden Gewebe herab (Xiao, 2011). Man nimmt an, dass die Ausschüttung des Signalstoffs der Fibrose (TGFβ-1), durch die Aktivität der Na+- Kanäle reguliert wird. Mit zunehmender Aktivität der Na+-Kanäle werden Signalstoffe ausgeschüttet, welche die Fibroblasten stimulieren. Es kommt zu einer Fibrose im SA Knoten (Hao et al., 2011).
Eine andere Ursache kann in den spannungsabhängigen Na+ - Kanälen des Herzens liegen. Durch das Zusammenspiel von K+, Ca2+ und Na+ Ionen wird das Aktionspotential generiert. Wird dieser Einstrom verhindert, bzw. gibt es zu wenige Kanäle, dauert es länger bis sich ein AP ausbildet. Eine Besonderheit des SA-Knoten ist, dass sowohl kardiale (TTX-resistent) als auch neuronale (TTX-sensitiv) Na+- Kanäle vorhanden sind. Schon eine sehr geringe Menge an TTX reicht aus, um die neuronalen Kanäle zu blockieren. Gibt es nun weniger der kardialen Kanäle und im Verhältnis mehr von den neuronalen, wird der Reiz gehemmt und das Herz schlägt langsamer.
Das Gen SCN5A codiert den Na V 1.5 Kanal, den Hauptkanal im SA Knoten. Eine Verletzung dieses Gens kann zur Folge haben, dass die Anzahl der Na+ - Kanäle abnimmt. Es wurde beobachtet, dass sich das Potential für die Aktivierung und für die Inaktivierung nicht geändert hat. Jedoch sind die Na+ Ströme um bis zu 30% vermindert. Hinzu kommt eine verlangsamte Reizweiterleitung und eine längere Regenerationsphase durch die geringere Anzahl an Kanälen (Lei et al., 2005).
Außerdem wird die Krankheit häufig auf eine Degeneration der Arterie des SA-Knotens, autoimmune Antikörper und auch eine fehlerhafte neuronale Innervation zurückgeführt. Die SND wurde bisher nur bei Menschen und Hunden entdeckt (Burrage, 2012).
Therapie von Arrhythmien
Für die Therapie von Arrhythmien gibt es viele verschiedene Möglichkeiten. Konventionell beugt man einer Bradykardie mit der Implantation eines permanenten elektronischen Herzschrittmachers vor, der die Aufgabe der herzeigenen Schrittmacherzellen übernimmt. Eine weitere, häufig angewandte Möglichkeit ist die Katheterablation. Hierbei wird das Gewebe, welches falsche Impulse liefert, mit Hilfe von Strom zerstört. Auch gibt es Medikamente, die die elektrische Aktivität modifizieren, die jedoch signifikante Nebenwirkungen, wie Magen-Darm-Störungen, haben.
Problem bei den genannten Therapien ist, dass sie die Reizerzeugung und Reizleitung nicht verbessern und Defekte nicht reparieren. Die Therapien wirken nur symptomatisch und nicht ursächlich. Zudem gibt es einige Nachteile bei den Therapien, wie Materialermüdungen oder Fehlfunktionen bei den Herzschrittmachern, starke Nebenwirkungen der Medikamente, Blutungen, Infektionen oder sogar die Perforation der Herzwand bei der Katheterablation (A.D.A.M. Medical Encyclopedia, 2012).
Deshalb versucht die moderne Wissenschaft nun durch Zell- und Gentherapie eine Heilung der Arrhythmien zu erreichen.
Durch die Transplantation von embryonalen Stammzellen oder auch primären Myoblasten konnte in einem in vivo Versuch ein AV blockiertes Herz stimuliert werden. Dies ist möglich, weil die Zellen Verbindungen mit dem umgebenden Gewebe herstellen können.
Bei einer Implantation von mesenchymalen Stammzellen (hMSCs) in ein ischämisches Herz konnte eine regionale Regeneration des Herzmuskelgewebes und eine daraus resultierende Verbesserung der Herzfunktion beobachtet werden. Der zugrunde liegende Mechanismus ist noch nicht aufgeklärt. Jedoch konnte bei einem Versuch mit Ratten festgestellt werden, dass die hMSCs Verbindungen durch Gap junctions zwischen den Kardiomyozyten herstellen. Eine lokale Implantation im AV-Gebiet verbesserte die AV-Überleitung auch bei einem kompletten AV-Block. Zusätzlich konnte eine Reduzierung an Kollagenablagerung festgestellt werden. Diese Reduzierung ist möglicherweise auf die antifibrotische parakrine Wirkung von MSCs zurückzuführen.
Es wurde auch versucht durch genetische Mutation die elektrischen Eigenschaften von Fibroblasten zu verändern. Durch eine geförderte Expression des Myocardin (MYOC) Gens in ventrikulären Fibroblasten (hVSFs) konnte die Erregungsleitung verbessert werden. Auch nicht-kardiale Fibroblasten können genetisch so verändert werden, dass sie elektrische Impulse weiterleiten. In dem Versuch wurden Hautfibroblasten mit dem MyoD und dem Cx43 Gen versehen. Zudem wurde auch die Transplantation von Fibroblasten mit speziellen K+ -Kanälen (K V 1.3) untersucht. Hierbei kam es zu einer signifikanten Reduzierung der Herzrate. Es konnte die AV-Funktion verändert werden ohne dass ein AV-Block erzeugt wurde.
Bei den genannten Zelltherapien gibt es jedoch immer viele Herausforderungen und Probleme (Zellquellen, Implantationsstelle, Immunantwort, usw.) die dazu führen, dass es noch keine klinischen Erfolge gibt.
Bei den Versuchen mit Gentransfer konnte häufig die Reduktion von Tachykardien erreicht werden. Dies geschah beispielweise bei dem Gentransfer von mutierten Connexin-Genen. Hierbei wurde die interzelluläre Kommunikation reduziert und somit eine 3-fache Verlangsamung der Leitungsgeschwindigkeit erreicht. Weitere Möglichkeiten wären eine Therapie mit Genen des Na+-, K+-Kanals oder des G-Protein. Allerdings trifft man auch hier noch auf zu viele Hindernisse, sodass die Forschung noch Zeit braucht um die Therapien klinisch testen zu können (Xiao, 2011).
Stromatumoren
Was ist ein Stromatumor?
Stromatumore sind Bindegewebstumore des Gastrointestinaltrakts. Es sind mesenchymale (nicht epitheliale) Tumore myogenen Ursprungs (Schütte und Bauer, 2011). Am häufigsten treten sie im Bereich des Magens auf (Abbildung 2). Sie verursachen unspezifische Beschwerden, wie Bauchschmerzen oder Verdauungsstörungen. Die Behandlung erfolgt üblicherweise durch die Entfernung des Tumors und zusätzlicher Medikamentengabe von Tyrosinkinase-Inhibitoren. Die Größe, der Metastasierungsgrad und die mitotische Aktivität des Tumors bestimmen die Heilungschancen.
Stromatumore treten eher selten auf. Studien zufolge kommen sie bei zehn bis 20 Menschen pro einer Millionen Einwohnern vor. Das durchschnittliche Alter, indem der Tumor auftritt liegt bei 60-70 Jahren. Das Geschlecht spielt eine untergeordnete Rolle, wobei der prozentuale Anteil der erkrankten männlichen Patienten etwas höher ist (Schütte und Bauer, 2011);(Mukherjee et al., 2010).
Entstehung
Dass Stromatumore sich auf die Entwicklung der interstitiellen Cajal-Zellen zurückverfolgen lassen, vermuteten Hirota und Kindblom das erste Mal 1998. Cajal Zellen bilden ein komplexes Netzwerk, welches für die Darmmotilität im Gastrointestinaltrakt verantwortlich ist. Sie stellen eine Verbindung zwischen den autonomen Nerven und der glatten Muskulatur her. Dieses typische Muster konnte bei Stromatumoren im Omentum und im Mesenterium nachgewiesen werden. Da sich Cajal-Zellen normalerweise aber weder im Omentum, noch im Mesenterium befinden, haben Hirota und Kindblom, darauf geschlossen, dass sich Gastrointestinale Stromatumore aus den Vorläuferzellen der Cajal-Zellen entwickeln (Gradistanac und Wittekind, 2005). Bei ihnen ist eine Mutationen des C-Kit-Protoonkogens gefunden worden (Hirota et al., 1998). Das ist eine genetische Mutation, die zur Bildung defekter Wachstumsfaktor-Rezeptoren an der Zelloberfläche führt. Meistens ist der Kit-Rezeptor defekt, seltener tritt eine Mutation des PDGFA (Platelet derived growth factor A) oder der Proteinkinase C auf. In einem gesunden Organismus werden die Wachstumsfaktor-Rezeptoren der pluripotenten Stammzellen erst nach der Bindung eines Liganden, dem Stammzellfaktor (SCF) aktiviert. Daraufhin wird ein Signal zum Zellwachstum und zur Proliferation übermittelt. Nachdem sich der Ligand wieder gelöst hat, wird das Signal zur Zellteilung unterbrochen und das Zellwachstum stoppt. Durch die Mutation kommt es zur dauerhaften Aktivierung der Rezeptoren, auch in Abwesenheit des SCF. Das führt dazu, dass es kein Gleichgewicht zwischen Zellwachstum/Proliferation und Apoptose (Zelltod) gibt. Dadurch kommt es zum abnormalen Zellwachstum, also zur Tumorbildung (Kindblom et al., 1998).
Symptome
Die Symptome äußern sich unspezifisch und weisen nicht direkt auf einen Stromatumor hin. 35% der Patienten leiden unter Bauchschmerzen und bei 25% kommt es zu gastrointestinalen Blutungen. Eine Verschlechterung des Allgemeinzustandes kann bei 24% der Patienten festgestellt werden, Verdauungsstörungen bei 16%. Zu Eisenmangelanämie kommt es bei 15% der Patienten und 12% leiden unter Übelkeit und Erbrechen. Obstipation und Diarrhoe können bei 12% der Patienten festgestellt werden. Dass der Stromatumor tastbar in der Bauchhöhle liegt ist nur bei 8% der Patienten der Fall (Mucciarini et al., 2007).
Diagnostik
Es gibt zurzeit keine wegweisenden laborchemischen Untersuchungen die klar auf einen Stromatumor hinweisen. Ebenfalls sind keine Blutfaktoren bekannt, durch die ein Stromatumor eindeutig nachweisbar oder auszuschließen ist. Nur durch endoskopische Untersuchungen und gegebenenfalls eine Biopsie kann eine sichere Diagnose gestellt werden. Eine sichere Aussage zur Tumorbildung und Ausbreitung liefern bildgebende Verfahren wie die Sonografie, Kontraströntgen, die Computertomografie wie auch die Magnetresonanztomografie. Zum Nachweis von Metastasen kann ein PET-Scan durchgeführt werden. Die eigentliche Diagnose wird aber im Labor in histologischen Untersuchungen des Operationspräparates oder einer Biopsie gestellt (Mukherjee et al., 2010).
Therapie
Die vollständige chirurgische Entfernung des Tumors ist die Grundlage der Mehrzahl der Behandlungen. Kleinere Geschwülste können minimal invasiv durch einen laporoskopischen Eingriff entfernt werden.
Konventionelle zytotoxische Chemotherapien haben keine positiven Ergebnisse, wie die Verkleinerung des Tumors erbracht. Strahlentherapie wird nur palliativ angewendet, da die meisten Stromatumore resistent gegen sie sind (Mukherjee et al., 2010).
Prognose
Die beste Prognose kann bei Patienten gegeben werden, bei denen sich der Stromatumor im Magen befindet. Auch bei Tumoren die kleiner als 2 cm sind und langsam wachsen kann eine positive Prognose gestellt werden. Die Heilungschancen der Patienten mit Stromatumoren sind am größten, wenn der Tumor restlos entfernt werden kann. Bei nicht metastasierenden Tumoren kann man eine 5 Jahre-Überlebensrate bei 30-60% der Patienten geben, wobei diese abhängig davon ist, ob der Tumor lokalisiert ist oder rezidivierend ist. Bei nicht oder nur teilweise entfernten Tumoren ist eine schlechte Prognose zu stellen. (Mukherjee et al., 2010)(15) Durch eine Tumorruptur und die mögliche Tumoraussaat in die Bauchhöhle verschlechtert sich die Prognose noch weiter. Tritt der Fall ein, dass der Stromatumor an der peritonealen Bedeckung des befallenden Hohlorgans heranwächst besteht die Gefahr, dass der Tumor diese durchbricht. Schlechte Prognosen müssen auch gestellt werden, wenn der Tumor eine hohe Zelldichte vorweist (Rutkowski et al., 2007)(Fletcher, 2007).
Literaturverzeichnis
Einzelnachweise
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Webseiten
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Schütte J, Bauer S (2011): Gastrointestinaler Stromatumor
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Abbildungen
Abbildung 1: selbst angefertigt von Jan Gregor Heider
Abbildung 2: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:GIST_2.jpg&filetimestamp=20061008143659