Das Herz ist eine leistungsfähige Pumpe, die Blut, Nährstoffe und Sauerstoff im ganzen Körper zirkulieren lässt, und ist überraschenderweise das erste Organ, das sich während der Embryonalentwicklung bildet. In der griechischen Medizin galt es als das wichtigste Organ, und die Tatsache, dass Herzerkrankungen nach wie vor die häufigste Todesursache weltweit sind, veranlasst uns heute, die molekularen, genetischen und umweltbedingten Grundlagen der kardiovaskulären Entwicklung und Erkrankung besser zu verstehen. [1]
Das kardiovaskuläre System
Das Kreislaufsystem oder kardiovaskuläre System besteht aus dem Herzen und einem geschlossenen System von Blutgefäßen, bestehend aus Arterien, Venen und Kapillaren. Als Kuriosum sei angemerkt, dass alle Blutgefäße eines Menschen zusammengenommen etwa 100.000 Kilometer lang wären, also mehr als doppelt so lang wie der Erdumfang. Seine Hauptaufgabe besteht darin, Nährstoffe und sauerstoffreiches Blut zu allen Organen des Körpers zu transportieren und sauerstoffarmes Blut zurück in die Lungen zu befördern.
Diese lebenswichtige Rolle des Herz-Kreislauf-Systems hängt von der kontinuierlichen und kontrollierten Bewegung des Blutes durch die Tausende von Kilometern langen Kapillaren ab, die jedes Gewebe durchziehen und jede Zelle des Körpers erreichen. In den mikroskopisch kleinen Kapillaren erfüllt das Blut seine letzte Transportfunktion. Nährstoffe und andere lebenswichtige Stoffe gelangen aus dem Kapillarblut in die die Zellen umgebenden Flüssigkeiten, während Abfallstoffe entfernt werden. [2]
Zahlen zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen
Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind eine der häufigsten Todesursachen in Europa, wo sie jährlich für etwa 4 Millionen Todesfälle verantwortlich sind, was etwa 45 % aller Todesfälle ausmacht. Insbesondere ischämische Herzkrankheiten und zerebrovaskuläre Erkrankungen, die beiden Hauptgruppen von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, sind für etwa 2 Millionen bzw. 1 Million Todesfälle verantwortlich. [3]
Nach Angaben der Europäischen Gesellschaft für Kardiologie (ESC) zeigten altersstandardisierte Daten für 2015, dass fast jeder vierte Mensch in den ESC-Mitgliedsländern einen erhöhten Blutdruck hatte (Abbildung 1). Der systolische Blutdruck war bei Männern höher als bei Frauen und in Ländern mit mittlerem Einkommen höher als in Ländern mit hohem Einkommen. In fast allen Ländern ist die Prävalenz von erhöhtem Blutdruck in den letzten 35 Jahren tendenziell gesunken, aber die derzeitigen Rückgangsraten scheinen nicht auszureichen, um das WHO-Ziel für nichtübertragbare Krankheiten bis 2025 zu erreichen. [4] Übersetzt mit
Abbildung 1. Altersstandardisierte Inzidenz von Herz-Kreislauf-Erkrankungen in den Mitgliedsländern der Europäischen Gesellschaft für Kardiologie (2017). [4]
In einer Studie des European Heart Network wurde geschätzt, dass Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD) die Wirtschaft der Europäischen Union allein im Jahr 2015 210 Milliarden Euro gekostet haben, wovon 53 % (111 Milliarden Euro) auf Gesundheitskosten, 26 % (54 Milliarden Euro) auf Produktivitätsverluste und 21 % (45 Milliarden Euro) auf die informelle Pflege von Menschen mit CVD entfielen. Die Studie zeigte, dass die wirtschaftliche Belastung durch CVD sehr unterschiedlich ist, wobei die direkten Gesundheitskosten pro Kopf von 48 € in Bulgarien bis 365 € in Finnland reichen. [4]
Die Senkung der Morbidität und Mortalität von Herz-Kreislauf-Erkrankungen ist das Ziel klinischer und bevölkerungsbezogener Präventionsstrategien. Da Herz-Kreislauf-Erkrankungen multifaktoriell bedingt sind, müssen mehrere verschiedene Risikofaktoren gleichzeitig kontrolliert und bekämpft werden. Multifaktorielle oder komplexe Krankheiten sind solche, die nicht auf ein einzelnes Genvererbungsmuster beschränkt sind und in den meisten Fällen mit den Auswirkungen mehrerer Gene zusammen mit den Auswirkungen von Umweltfaktoren verbunden sind.
Die Stratifizierung des CVD-Risikos ist wichtig, weil es Personen gibt, die noch keine offensichtliche Krankheit haben, diese aber entwickeln können. Das gesamte CVD-Risiko bedeutet, dass eine Person in einem bestimmten Zeitraum wahrscheinlich ein tödliches kardiovaskuläres Ereignis erleidet. Zur Unterstützung der Diagnose und Überwachung von Personen, die ein höheres Risiko haben, eine CVD zu entwickeln, wurden Follow-up-Modelle entwickelt, die derzeit in Europa in Form von SCORE-Tabellen (systemic coronary risk estimation) verwendet werden (Abbildung 2)[5].
Abbildung 2. a) SCORE-Diagramm: 10-Jahres-Risiko für tödliche Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD) in Ländern mit hohem CVD-Risiko. b) SCORE-Diagramm: 10-Jahres-Risiko für tödliche Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Ländern mit niedrigem Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen[5]
Risikofaktoren für die Entwicklung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
Das Risikoverhalten von heute wird zu den Risikofaktoren von morgen, und die Risikofaktoren werden zu den Herz-Kreislauf-Erkrankungen von morgen. In diesem Zusammenhang wurde versucht, auf der Grundlage der weltweiten wissenschaftlichen Erkenntnisse der letzten Jahrzehnte Programme zur Gesundheitsförderung und Krankheitsprävention zu entwickeln. [6] Die Basisstrategie dieser Gesundheitskampagnen konzentriert sich hauptsächlich auf die Vermeidung oder Verringerung der Faktoren, die das Risiko für die Entstehung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen erhöhen. Dazu gehören:
→ Blutdruck. Arterielle Hypertonie (HT) ist einer der wichtigsten vermeidbaren Faktoren für vorzeitige Sterblichkeit in der Welt. Er ist auch der wichtigste unabhängige Risikofaktor für CVD. In den meisten Industrieländern leiden mehr als 30 % der Erwachsenen an Bluthochdruck. Daher sollte die Primärprävention so früh wie möglich beginnen. [7]
→ Cholesterin. Das meiste zirkulierende Cholesterin liegt in Form von LDL-Cholesterin (Low Density Lipoprotein) vor, das in direktem Zusammenhang mit dem CVD-Risiko steht. Hohe LDL-Werte werden mit einem atherogenen Risiko in Verbindung gebracht, d. h. mit der Möglichkeit, Veränderungen zu entwickeln, die zum Auftreten von Lipidablagerungen in der Arterienwand führen. Diese Lipidablagerungen können zur Entwicklung von Kalkablagerungen und damit zum Verlust der arteriellen Elastizität oder zur Atherosklerose führen. Die Hypercholesterinämie ist somit ein Indikator für ein erhöhtes kardiovaskuläres Risiko. [8]
→ Diabetes. Diabetes mellitus (DM) ist eine Gruppe von Stoffwechselstörungen, deren Hauptmerkmal das Vorhandensein erhöhter Blutzuckerkonzentrationen ist. Schätzungen zufolge werden im Jahr 2030 etwa 64 Millionen Menschen in Europa an Typ-2-Diabetes leiden. Dies ist besorgniserregend, denn die meisten Diabetiker sterben an Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Menschen mit DM haben ein hohes Risiko, und die SCORE-Tabelle ist auf sie nicht anwendbar. Daher ist es wichtig, die Lebensgewohnheiten zu ändern, das Körpergewicht zu regulieren, die körperliche Aktivität zu steigern und gesunde Ernährungsgewohnheiten anzunehmen, um die Entwicklung von DM und CVD oder deren Fortschreiten zu verhindern. [9]
→ Fettleibigkeit. Die Prävalenz der Adipositas nimmt weltweit zu, insbesondere in den höher entwickelten Ländern, und trägt zu einem erheblichen Anstieg der CVD-Morbidität bei. Bewegungsmangel und schlechte Ernährungsgewohnheiten sind die Hauptursache für Fettleibigkeit. Es besteht ein linearer Zusammenhang zwischen dem Body-Mass-Index (BMI), der Fettleibigkeit und insbesondere dem Bauchumfang und der Gesamtsterblichkeit. Am wichtigsten ist die Vorbeugung von Fettleibigkeit in den frühen Lebensjahren. Die Erziehung und der Einfluss der Medien sind wichtig für die Prävention von Fettleibigkeit im Kindesalter. [10]
→ Rauchen. Zigarettenrauchen ist ein dominierender Risikofaktor für die kardiovaskuläre und nicht kardiovaskuläre Mortalität und Morbidität. Schätzungen zufolge wird es im Jahr 2025 weltweit 1,6 Milliarden Raucher geben, und jedes Jahr werden 10 Millionen Menschen an den Folgen des Rauchens sterben. Aus diesem Grund gilt Rauchen als der wichtigste Risikofaktor, den es zu vermeiden gilt, um die Entwicklung von CVD zu verhindern. [11]
→ Genetik. Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind komplexe und genetisch heterogene Krankheiten, die auf zahlreiche Wechselwirkungen zwischen Genen und Genen sowie zwischen Genen und Umwelt zurückzuführen sind. Aus diesem Grund spielen die Molekulargenetik und die Pharmakogenetik eine Schlüsselrolle bei der Diagnose, Prävention und Behandlung von CVD. Gentests werden häufig eingesetzt, um bei Patienten mit Verdacht auf eine Herz-Kreislauf-Erkrankung die zugrunde liegende genetische Ursache zu ermitteln und festzustellen, wer in der Familie die ursächliche Variante geerbt hat und daher ein Risiko für die Entwicklung einer CVD hat. [12]
Schutzfaktoren für die kardiovaskuläre Gesundheit
Nahezu ein Drittel der Todesfälle durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen gelten als potenziell vermeidbar. Die American Heart Association (AHA) hat Empfehlungen veröffentlicht, die den Idealzustand der kardiovaskulären Gesundheit definieren. Dazu gehören:
→ Gesunde Ernährungsgewohnheiten. Eine gesunde Ernährung ist die Grundlage der CVD-Prävention. Die Ernährungsgewohnheiten beeinflussen den Blutfett- und Blutzuckerspiegel, den Blutdruck und das Körpergewicht. Eine gesunde Ernährung verringert das Risiko anderer chronischer Krankheiten. Es wird davon ausgegangen, dass die Mittelmeerdiät alle Empfehlungen für eine gesunde Ernährung erfüllt. Es ist schwierig, die Auswirkungen einzelner Nährstoffe auf die Gesundheit zu isolieren, und die derzeitige Forschung legt nahe, dass es wichtiger ist, die Ernährung als Ganzes zu betrachten, als sich auf bestimmte Nährstoffe zu konzentrieren. Mehrere Ernährungskonzepte wurden auf ihre Auswirkungen auf CVD untersucht. Fettarme Diäten und fettreiche, kohlenhydratarme Diäten sind beliebt und wirksam bei der Gewichtsabnahme, aber es gibt nicht genügend Beweise, um sie für die Primärprävention von CVD zu empfehlen. [13]
→ Körperliche Aktivität. Regelmäßige körperliche Betätigung ist schützend und hat viele Vorteile. Sie wirkt sich direkt auf die Verringerung bereits bestehender Gefäßläsionen aus und reduziert andere Risikofaktoren (Verringerung des Körpergewichts, der Lipidwerte, des Blutzuckerspiegels und des Blutdrucks) und verringert somit die Häufigkeit koronarer Herzkrankheiten. Die Empfehlungen für körperliche Aktivität bei Erwachsenen liegen bei mindestens 150 Minuten mäßig intensiver aerober Aktivität oder mindestens 75 Minuten intensiver Aktivität pro Woche. [13]
Genetik und kardiovaskuläre Gesundheit
Mit dem Aufkommen von Ressourcen und Technologien im Anschluss an das Humangenomprojekt hat die Forschung zu genomweiten Prädispositionsmarkern und zur Pharmakogenetik bei komplexen kardiovaskulären Erkrankungen einen Aufschwung erlebt. Die Genomforschung hat die Auswirkungen bereits identifizierter Gene auf die Entstehung und das Fortschreiten von Herz-Kreislauf-Erkrankungen erhellt. Darüber hinaus hat sie bisher unbekannte genomische Regionen aufgedeckt, die mit kardiovaskulären Folgen in Verbindung stehen. [12]
Das Versprechen der personalisierten Medizin besteht darin, diese genetischen Informationen mit anderen Biomarkern zu kombinieren, um Präventions- und Therapiestrategien auf den einzelnen Patienten zuzuschneiden und so eine wirksame Behandlung, weniger unerwünschte Wirkungen und eine größere Effizienz in der Präventivmedizin zu erreichen. [12]
Ein Beispiel hierfür ist der Myokardinfarkt (MI). Diese Krankheit ist nachweislich vererbbar und gehört weltweit zu den häufigsten Ursachen für Tod und Behinderung. Während die meisten Herzinfarkte bei Personen über 65 Jahren auftreten, ereignen sich 5-10 % der neuen Herzinfarkte bei jüngeren Patienten, und diese Ereignisse sind mit einer wesentlich höheren Erblichkeit verbunden. Daher sind Personen mit einer Familienanamnese eines früh auftretenden Herzinfarkts ein vielversprechendes Profil für die genetische Kartierung. [14]
Speziell für das Melanoma Inhibitory Activity 3 oder MIA3-Gen wurden Polymorphismen beschrieben, die mit einer erhöhten genetischen Prädisposition für die Entwicklung einer MI in Verbindung gebracht werden. Ein Polymorphismus ist eine DNA-Sequenzvariation, die in einer Population mit einer Häufigkeit von 1 % oder mehr auftritt. [15]
Darüber hinaus haben viele der Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Diabetes, erhöhte LDL-Cholesterinwerte oder Fettleibigkeit auch eine wichtige genetische Komponente. Im Falle von Typ-2-Diabetes wurden einige Mutationen in Genen wie RREB1, TCF19 oder VEGFA mit einer erhöhten Veranlagung zur Entwicklung dieser Krankheit in Verbindung gebracht. [16]
24Genetics und kardiovaskuläre Gesundheit
Mit 24Genetics bieten wir eine Lösung für die präventive Betreuung der kardiovaskulären Gesundheit, indem wir die individuellen genetischen Prädispositionen verstehen. In unserem Gesundheitsbericht analysieren wir die wichtigsten Gene und Polymorphismen, die an der Entwicklung von Krankheiten wie der 1S dilatativen Kardiomyopathie, der familiären hypertrophen Kardiomyopathie oder dem Myokardinfarkt beteiligt sind, um über mögliche genetische Prädispositionen für diese Art von Krankheiten zu informieren.
Literaturverzeichnis
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2. López, E. M. FISIOLOGIA DEL SISTEMA CARDIOVASCULAR. Educ. Física Deporte 6 (1979).
3. Di Girolamo, C. et al. Progress in reducing inequalities in cardiovascular disease mortality in Europe. Heart 106, 40–49 (2020).
4. Timmis, A. et al. European Society of Cardiology: Cardiovascular Disease Statistics 2019. Eur. Heart J. 41, 12–85 (2020).
5. Francula-Zaninovic, S. & Nola, I. A. Management of Measurable Variable Cardiovascular Disease’ Risk Factors. Curr. Cardiol. Rev. 14, 153–163 (2018).
6. Reddy, K. S. Cardiovascular Health. J. Am. Coll. Cardiol. 65, 1026–1028 (2015).
7. Hollander, W. Role of hypertension in atherosclerosis and cardiovascular disease. Am. J. Cardiol. 38, 786–800 (1976).
8. Carson, J. A. S. et al. Dietary Cholesterol and Cardiovascular Risk: A Science Advisory From the American Heart Association. Circulation 141, (2020).
9. Henning, R. J. Type-2 diabetes mellitus and cardiovascular disease. Future Cardiol. 14, 491–509 (2018).
10. Powell-Wiley, T. M. et al. Obesity and Cardiovascular Disease: A Scientific Statement From the American Heart Association. Circulation 143, (2021).
11. Ambrose, J. A. & Barua, R. S. The pathophysiology of cigarette smoking and cardiovascular disease. J. Am. Coll. Cardiol. 43, 1731–1737 (2004).
12. Manace, L. C., Godiwala, T. N. & Babyatsky, M. W. Genomics of Cardiovascular Disease: L. C. MANACE ET AL.: SPECIAL FEATURE-GENOMICS OF CARDIOVASCULAR DISEASE. Mt. Sinai J. Med. J. Transl. Pers. Med. 76, 613–623 (2009).
13. Lanier, J. B. Diet and Physical Activity for Cardiovascular Disease Prevention. 93, 6 (2016).
14. Myocardial Infarction Genetics Consortium. Genome-wide association of early-onset myocardial infarction with single nucleotide polymorphisms and copy number variants. Nat. Genet. 41, 334–341 (2009).
15. Koch, W. et al. Extended evidence for association between the melanoma inhibitory activity 3 gene and myocardial infarction. Thromb. Haemost. 105, 670–675 (2011).
16. DIAbetes Genetics Replication And Meta-analysis (DIAGRAM) Consortium et al. Genome-wide trans-ancestry meta-analysis provides insight into the genetic architecture of type 2 diabetes susceptibility. Nat. Genet. 46, 234–244 (2014).
