Dafür können akut etwa Herzrhythmusstörungen, eine Lungenembolie oder eine Herzmuskelentzündung verantwortlich sein. Die häufigste Ursache in westlichen Ländern ist allerdings eine Koronare Herzkrankheit, oft in Verbindung mit einem Bluthochdruck. Die Unterversorgung des Herzmuskels führt dann im Laufe von Monaten oder Jahren zu einer chronischen Herzinsuffizienz, durch die die körperliche Belastbarkeit immer stärker eingeschränkt wird. Obwohl sofort Kompensationsmechanismen wie eine Erhöhung des Blutvolumens, der Schlagfrequenz und der Kontraktionskraft einsetzen, durch die die Pumpleistung aufrechterhalten werden soll, lässt sich nicht verhindern, dass sich mehr und mehr ein chronischer Krankheitszustand entwickelt. In Deutschland gehört die Herzinsuffizienz mit zu den häufigsten Todesursachen, wobei die Überlebensraten nach Diagnosestellung oft schlechter sind als bei Krebserkrankungen.
Die strukturellen Veränderungen, die beim Herzmuskel mit der Ausprägung einer chronischen Herzinsuffizienz einhergehen, werden als „kardiales Remodeling“ bezeichnet. Dabei kommt es durch die erhöhte Belastung des Herzens einerseits zu einem Wachstum der einzelnen Muskelzellen, einer Hypertrophie, während andererseits vereinzelt Herzmuskelzellen eine Apoptose, den programmierten Zelltod, durchlaufen und absterben. Das Herzmuskelgewebe enthält dann sehr viel weniger, dafür aber deutlich verdickte Muskelzellen. Dazu kommt eine Fibrose, eine Zunahme des Bindegewebes, die dazu führt, dass der Herzmuskel nicht mehr so dehnbar ist. Insgesamt sorgen diese Prozesse dafür, dass sich die Entwicklung einer chronischen Herzinsuffizienz nach einer zeitweisen Verbesserung der Lage beschleunigt.
Um hier eingreifen und wirksamere Therapien entwickeln zu können, ist es wichtig, die für diese Pathogenese relevanten molekularen Prozesse besser zu verstehen. Der Arbeitsgruppe von Prof. Gerhild Euler, Physiologisches Institut der Universität Gießen, ist es bereits gelungen, mit AP-1 (Aktivator-Protein-1) einen Transkriptionsfaktor zu ausfindig zu machen, der sowohl beim hypertrophen Wachstum als auch beim programmierten Zelltod der Herzmuskelzellen eine entscheidende Rolle spielt. Um den Prozess der Apoptose einzuleiten, muss AP-1 zusätzlich noch mit Transkriptionsfaktoren der SMAD-Familie interagieren. Dabei steht vor allem SMAD4 in Verdacht, das AP-1-Signal für hypertrophes Wachstum in ein Apoptosesignal umzuwandeln. Von der SMAD-Familie weiß man, dass sie die Signale des Zytokins TGF-β (transformierender Wachstumsfaktor β) in den Zellkern übermittelt, wo sie dann die Transkription und damit den ersten Schritt zur Synthese der entsprechenden Proteine in die Wege leitet. Die TGF-β-Signale tragen erheblich zur Verschlechterung der kardialen Situation bei: sie sind für Apoptose und Fibrose verantwortlich und verringern die Kontraktilität des Herzmuskels.
Die bisher ausschließlich an isolierten Zellen gewonnenen Ergebnisse überprüft Prof. Euler an einem geeigneten Mausmodell mit Nierenarterienstenose. Eine Blockade der beiden Signalwege AP-1 und TGF-β/SMAD soll Aufschluss darüber geben, in wieweit diese Faktoren in vivo an den entscheidenden Prozessen beim kardialen Remodeling beteiligt sind und ob sich der dadurch ausgelöste Circulus vitiosus der Herzinsuffizienz möglicherweise noch durchbrechen lässt.