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aus der Forschung

Leistung Schlag um Schlag

Herzmuskelzellen passen ihre Kräfte an sich verändernde Umgebungsbedingungen an

Durch koordinierte Kontraktion des Herzmuskels pumpen Herzmuskelzellen – auch Cardiomyozyten genannt – ununterbrochen Blut durch das Gefäßsystem. Diese lebensnotwendige Funktion muss über viele Jahre mit gleicher Leistung aufrechterhalten werden, obwohl infolge natürlicher Alterung des Herzgewebes und etwaiger Herzerkrankungen (Infarkt) das Herzgewebe versteift und somit die Kontraktion einzelner Myozyten erschwert.

Cardiomyozyten von Rattenembryonen wurden hinsichtlich ihrer Morphologie, Aufbau ihres kontraktilen Kraftapparats und ihrer Krafterzeugung auf Substraten verschiedener Elastizitäten untersucht. Der verwendete Bereich von 1 bis 500 kPa deckt sowohl physiologische als auch pathologische Steifigkeiten des Herzgewebes ab. Darüber hinaus analysierten wir Adhäsionsverhalten und Kontraktion von Myofibrillen bzw. deren Einzelbausteine (Sarkomere) mit hoher räumlicher Auflösung.
Die Amplitude der Kontraktion von Sarkomeren ist auf den unterschiedlichen Elastizitäten weitestgehend stabil. Daher steigen die kontraktilen Zellkräfte mit der Substratsteifigkeit stark an. Cardiomyozyten sind kontraktionsgetrieben und in der Lage sich an verändernde Umgebungsbedingungen (hier: Elastizität) anzupassen, um ihrer Hauptfunktion – Blut durch den Körper zu pumpen – gerecht zu werden.

Veröffentlichung: Nils Hersch, Benjamin Wolters, Georg Dreissen, Ronald Springer, Norbert Kirchgeßner, Rudolf Merkel, und Bernd Hoffmann
The constant beat: cardiomyocytes adapt their forces by equal contraction upon environmental stiffening Biology Open 2013 BIO20133830; Advance Online Article February 1, 2013, doi:10.1242/bio.20133830

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