Metabolische Umstellungen schützen das Herz

Beim Barth Syndrom (BTHS) verursacht eine mitochondriale Fehlfunktion eine Kardiomyopathie. In den Mitochondrien der Kardiomyozyten arbeiten der Citratzyklus und die Atmungskette zusammen, um die Energiegewinnung in Form von ATP und die Bekämpfung toxischer Nebenprodukte (reaktive Sauerstoffspezies, ROS) sicherzustellen. Dabei spielt Ca²⁺ eine wichtige Rolle, den Citratzyklus zu aktivieren. Beim BTHS ist eine Pore (MCU) defekt, die den Eintritt von Ca²⁺ (z. B. nach β-adrenerger Stimulation) in das Mitochondrium vermittelt. Die fehlende Ca²⁺-vermittelte Aktivierung des Citratzyklus stört nicht nur die Energiegewinnung, sondern auch die ROS-Kontrolle.

Wie kann die Energieversorgung und die ROS-Kontrolle trotz mitochondrialer Defekte aufrechterhalten werden? In einer aktuellen Arbeit vom Deutschen Zentrum für Herzinsuffizienz, Würzburg, konnte beim BTHS eine kompensatorische Umstellung des Stoffwechsels gezeigt werden. Die Verstoffwechselung von Lipiden als wichtigste Energiequelle ist reduziert und die Aufnahme von Glukose ist verstärkt. Darüber hinaus kommt es zu einem erheblichen Anstieg des Aminosäurestoffwechsels.

Diese Umstellung wird durch die Aktivierung eines Signalwegs gesteuert, der als „integrierte Stressreaktion“ (ISR) bezeichnet wird. Diese steuert die Bildung von Aminosäuren wie Serin und Glycin aus Glukose. Glutamat unterstützt die Energiegewinnung durch den Citratzyklus und vermittelt die verstärkte Aufnahme von Cystein. Diese Bausteine erlauben die Bildung von Glutathion (GSH) zur ROS-Abwehr. Das Verständnis dieser besonderen Stoffwechselbedürfnisse beim BTHS kann dazu beitragen, neue Therapiekonzepte zu entwickeln.

Kontakt-- Dr. Jan Dudek, Abteilung für Translationale Forschung, Deutsches Zentrum für Herzinsuffizienz, Würzburg, Dudek_J@ukw.de

Literatur-- Kutschka I et al. Basic Res Cardiol. 2023;118(1):47