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17.7: Herz-Kreislauf-Erkrankungen - Biologie

17.7: Herz-Kreislauf-Erkrankungen - Biologie


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Herzinfarkt auf einem Teller

Das Essen dieses fettigen Cheeseburgers mit Speck kann nicht buchstäblich einen Herzinfarkt verursachen. Der regelmäßige Verzehr von solchen fettreichen und ballaststoffarmen Lebensmitteln kann jedoch das Risiko eines Herzinfarkts oder einer anderen Art von Herz-Kreislauf-Erkrankungen erhöhen. Tatsächlich kann eine ungesunde Lebensführung wie diese für bis zu 90 Prozent der Fälle von Herz-Kreislauf-Erkrankungen verantwortlich sein.

Was ist eine Herz-Kreislauf-Erkrankung?

Herzkreislauferkrankung ist eine Klasse von Krankheiten, die das Herz-Kreislauf-System betreffen. Dazu gehören Erkrankungen der Herzkranzgefäße, die den Herzmuskel mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgen; Erkrankungen von Arterien wie der Halsschlagader, die den Blutfluss zum Gehirn bereitstellen; und Erkrankungen der peripheren Arterien, die Blut durch den Körper transportieren. Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind weltweit die häufigste Todesursache und verursachen jedes Jahr etwa ein Drittel aller Todesfälle.

Die meisten Fälle von Herz-Kreislauf-Erkrankungen treten bei Menschen über 60 Jahren auf, wobei die Krankheit bei Männern typischerweise etwa ein Jahrzehnt früher beginnt als bei Frauen. Die LGBT-Community (Lesben, Schwule, Bisexuelle und Transgender) gehört zu fast jeder Rasse, Ethnie, Religion, Alter und sozioökonomischen Gruppe. Die LGBT-Jugend hat im Vergleich zur Allgemeinbevölkerung ein höheres Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Fettleibigkeit, Angstzustände und Depressionen. LGBT-Jugendliche erhalten aufgrund von Stigmatisierung, mangelndem Bewusstsein der Gesundheitsdienstleister und mangelnder Sensibilität für die einzigartigen Bedürfnisse dieser Gemeinschaft eine schlechte Betreuungsqualität. Junge LGBT-Personen finden es schwierig, ihren Klinikern ihre sexuelle Identität mitzuteilen. Einige Kliniker sind nicht gut darin geschult, auf die Anliegen der Mitglieder dieser Gemeinschaft einzugehen.

Sie können Ihr Alter oder Geschlecht nicht kontrollieren, aber Sie können andere Faktoren kontrollieren, die das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen erhöhen. Nicht zu rauchen, ein gesundes Gewicht zu halten, eine gesunde Ernährung zu sich zu nehmen, Medikamente zur Kontrolle von Diabetes und Cholesterin nach Bedarf einzunehmen und regelmäßige Bewegung sind alles Möglichkeiten, um Herz-Kreislauf-Erkrankungen vorzubeugen oder ihr Fortschreiten zu verhindern. Es sollte beachtet werden, dass hohe Blutfettwerte definitiv Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind. Ein hoher Cholesterinspiegel in der Nahrung scheint nicht direkt zu einem hohen Cholesterinspiegel im Blut zu führen. Es ist klar, dass Herz-Kreislauf-Erkrankungen hinsichtlich ihrer Ursachen multifaktoriell sind.

Vorläufer von Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Es gibt zwei sehr häufige Erkrankungen, die praktisch alle Fälle von Herz-Kreislauf-Erkrankungen voraussetzen: Bluthochdruck (Hypertonie) und Arteriosklerose (Verhärtung der Blutwand). Beide Zustände beeinträchtigen die Arterien und ihre Fähigkeit, einen normalen Blutfluss aufrechtzuerhalten.

Hypertonie

Hypertonie ist eine chronische Erkrankung, bei der der Blutdruck in den Arterien dauerhaft erhöht ist, wie in Tabelle (PageIndex{1}) definiert. Bluthochdruck verursacht normalerweise keine Symptome, so dass mehr als die Hälfte der Menschen mit Bluthochdruck sich ihrer Erkrankung nicht bewusst sind. Hypertonie wird normalerweise diagnostiziert, wenn der Blutdruck während eines Arztbesuchs wegen eines anderen Gesundheitsproblems routinemäßig gemessen wird.

Tabelle (PageIndex{1}): Klassifizierung des Blutdrucks (bei Erwachsenen)

Kategorie

Systolisch (mm Hg)

Diastolisch (mm Hg)

Normaler Blutdruck

90-119

60-79

Prähypertonie

120-139

80-89

Hypertonie

140 oder höher

90 oder höher

Bluthochdruck wird als primärer oder sekundärer Bluthochdruck klassifiziert. Mindestens 90% der Fälle sind primärer Bluthochdruck, der durch eine Kombination von genetischen und Lebensstilfaktoren verursacht wird. Von zahlreichen Genen wurde festgestellt, dass sie geringe Auswirkungen auf den Blutdruck haben. Lebensstilfaktoren, die das Risiko für Bluthochdruck erhöhen, sind neben den oben genannten Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen ein übermäßiger Salz- und Alkoholkonsum. Sekundärer Bluthochdruck, der die restlichen 10 % der Fälle von Hypertonie ausmacht, ist auf eine chronische Nierenerkrankung oder eine endokrine Störung wie Morbus Cushing zurückzuführen.

Die Behandlung von Bluthochdruck ist wichtig, um das Risiko für alle Arten von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, insbesondere Schlaganfall, zu verringern. Diese und andere Komplikationen bei anhaltendem Bluthochdruck sind in Abbildung (PageIndex{2}) dargestellt. Änderungen des Lebensstils, wie eine Reduzierung der Salzaufnahme und eine gesündere Ernährung, können alles sein, um den Blutdruck auf den normalen Bereich zu senken. In vielen Fällen sind jedoch auch Medikamente erforderlich.

Arteriosklerose

Arteriosklerose ist ein Zustand, bei dem sich die Arterienwände aufgrund der Ansammlung von Plaques in den Arterien verdicken und versteifen. Plaques bestehen aus weißen Blutkörperchen, Cholesterin und anderen Fetten. Typischerweise kommt es auch zu einer Proliferation von glatten Muskelzellen, die den Plaque sowohl faserig als auch fettig machen. Im Laufe der Zeit können die Plaques durch die Zugabe von Calciumkristallen verhärten. Dies verringert die Elastizität der Arterienwände. Wenn die Plaques an Größe zunehmen, erweitern sich die Arterienwände, um dies zu kompensieren, sodass der Blutfluss nicht beeinträchtigt wird. Schließlich ist es jedoch wahrscheinlich, dass das Lumen der Arterien durch Plaqueablagerungen so verengt wird, dass der Blutfluss reduziert oder sogar vollständig blockiert wird. Abbildung (PageIndex{3}) veranschaulicht die Bildung einer Plaque in einer Koronararterie.

Bei den meisten Menschen beginnen sich Plaques in der Kindheit in den Arterien zu bilden und schreiten im Laufe des Lebens fort. Einzelpersonen können nur wenige Plaques oder Dutzende davon entwickeln. Plaques bleiben typischerweise jahrzehntelang asymptomatisch. Anzeichen und Symptome treten erst auf, wenn eine starke Verengung (Stenose) oder ein vollständiger Verschluss der Arterien vorliegt. Wenn Plaques an Größe zunehmen und den Blutfluss beeinträchtigen, führen sie häufig zur Bildung von Blutgerinnseln. Diese können Arterien an der Stelle der Plaque verstopfen oder an andere Stellen im Kreislauf wandern. Manchmal platzen Plaques oder lösen sich von einer Arterienwand und setzen sich in einer kleineren, stromabwärts gelegenen Arterie fest. Eine Verstopfung der Arterien durch Plaques oder Gerinnsel kann einen Herzinfarkt, Schlaganfall oder andere potenziell lebensbedrohliche kardiovaskuläre Ereignisse verursachen. Wenn die Durchblutung der Nieren beeinträchtigt ist, kann dies zu einer chronischen Nierenerkrankung führen.

Der Prozess, bei dem sich Plaques bilden, ist noch nicht vollständig verstanden, aber es wird angenommen, dass er beginnt, wenn sich Lipoproteine ​​​​niedriger Dichte (LDLs) in den Endothelzellen der Arterienwände ansammeln und eine Entzündung verursachen. Die Entzündung zieht weiße Blutkörperchen an, die beginnen, eine Plaque zu bilden. Anhaltende Entzündungen und eine Kaskade anderer Immunreaktionen lassen die Plaque weiter wachsen. Risikofaktoren für die Entwicklung einer Arteriosklerose sind Bluthochdruck, hoher Cholesterinspiegel (insbesondere LDL-Cholesterin), Diabetes und Rauchen. Die Wahrscheinlichkeit, an Arteriosklerose zu erkranken, steigt auch mit dem Alter, dem männlichen Geschlecht und einer Familienanamnese mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Die Behandlung von Arteriosklerose umfasst häufig sowohl Änderungen des Lebensstils als auch Medikamente zur Senkung des Cholesterinspiegels, zur Kontrolle des Blutdrucks und zur Verringerung des Risikos der Bildung von Blutgerinnseln. In extremen Fällen oder wenn andere Behandlungen nicht ausreichen, kann eine Operation empfohlen werden. Eine Operation kann die Platzierung von Stents in Arterien beinhalten, um sie offen zu halten und den Blutfluss zu verbessern, oder die Verwendung von Transplantaten, um den Blutfluss um blockierte Arterien herum umzuleiten.

Koronare Herzkrankheit

Koronare Herzkrankheiten sind eine Gruppe von Krankheiten, die aus der Arteriosklerose der Herzkranzgefäße resultieren. Die Behandlung der Krankheiten umfasst hauptsächlich die Behandlung der zugrunde liegenden Arteriosklerose. Zwei der häufigsten koronaren Herzkrankheiten sind Angina pectoris und Myokardinfarkt.

Angina

Angina ist ein Brustschmerz oder Druck, der auftritt, wenn Herzmuskelzellen nicht ausreichend durchblutet werden und an Sauerstoffmangel leiden (eine Erkrankung, die als Ischämie bezeichnet wird). Dies ist in Abbildung (PageIndex{4}) dargestellt. Es können auch Rücken-, Nacken-, Schulter- oder Kieferschmerzen auftreten; und in einigen Fällen können die Schmerzen von Kurzatmigkeit, Schwitzen oder Übelkeit begleitet werden. Die Hauptziele der Behandlung von Angina sind die Linderung der Symptome und die Verlangsamung des Fortschreitens der zugrunde liegenden Arteriosklerose.

Angina kann entweder als stabile Angina oder instabile Angina klassifiziert werden:

  • Stabile Angina ist eine Angina, bei der Schmerzen durch Anstrengung (z. B. durch zügiges Gehen oder Laufen) ausgelöst werden und sich in Ruhe oder der Verabreichung von Nitroglycerin, das die Koronararterien erweitert und den Blutfluss verbessert, schnell verbessern. Eine stabile Angina kann sich zu einer instabilen Angina entwickeln.
  • Instabile Angina pectoris ist eine Angina pectoris, bei der Schmerzen in Ruhe auftreten, länger als 15 Minuten andauern und neu auftreten. Diese Art von Angina ist gefährlicher und kann ein Zeichen für einen bevorstehenden Herzinfarkt sein. Es erfordert dringend ärztliche Hilfe.

Herzinfarkt

EIN Myokardinfarkt (MI), allgemein als Herzinfarkt bekannt, tritt auf, wenn der Blutfluss zu einem Teil des Herzens stoppt, was zu einer Schädigung des Herzmuskels und zum Absterben von Myokardzellen führt. Ein MI tritt in der Regel aufgrund einer vollständigen Blockade einer Koronararterie auf, häufig aufgrund eines Blutgerinnsels oder des Platzens einer Plaque (Abbildung (PageIndex{5})). Ein MI verursacht neben anderen möglichen Symptomen typischerweise Brustschmerzen und Druck, aber mindestens ein Viertel der MI verursacht keine Symptome.

Im schlimmsten Fall kann ein MI zum plötzlichen Tod führen. Selbst wenn der Patient überlebt, verursacht ein MI oft bleibende Schäden am Herzen. Dies gefährdet das Herz von Herzrhythmusstörungen, Herzinsuffizienz und Herzstillstand.

  • Herzrhythmusstörungen sind Herzrhythmusstörungen, die potenziell lebensbedrohlich sind. Herzrhythmusstörungen können oft mit einem Herzdefibrillator unterbrochen werden, der dem Herzen einen elektrischen Schlag abgibt und es sozusagen „neustartet“.
  • Eine Herzinsuffizienz tritt auf, wenn die Pumpfunktion des Herzens beeinträchtigt ist und das Gewebe nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt wird. Dies ist eine chronische Erkrankung, die sich mit der Zeit verschlimmert, obwohl sie mit Medikamenten behandelt werden kann.
  • Ein Herzstillstand tritt auf, wenn das Herz kein Blut mehr pumpt oder das Blut so schlecht pumpt, dass lebenswichtige Organe nicht mehr funktionieren können. Dies ist ein medizinischer Notfall, der ein sofortiges Eingreifen erfordert.

Andere Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Bluthochdruck und Arteriosklerose verursachen oft andere Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Dazu gehören häufig Schlaganfall und periphere arterielle Verschlusskrankheit.

Schlaganfall

EIN Schlaganfall, auch bekannt als zerebrovaskulärer Unfall oder Hirnangriff, tritt auf, wenn blockierte oder gebrochene Arterien im Gehirn zum Absterben von Gehirnzellen führen. Es gibt zwei Haupttypen von Schlaganfällen: den ischämischen Schlaganfall und den hämorrhagischen Schlaganfall. Der ischämische Storch ist in Abbildung (PageIndex{6}) dargestellt.

  1. Ein ischämischer Schlaganfall tritt auf, wenn ein Embolus (Blutgerinnsel) von einer Plaque abbricht oder sich aufgrund von Herzrhythmusstörungen im Herzen bildet und zum Gehirn wandert, wo er sich in einer Arterie festsetzt. Dies blockiert den Blutfluss zu dem Teil des Gehirns, der von den Arterien stromabwärts der Blockade versorgt wird. Sauerstoffmangel führt zum Absterben von Gehirnzellen. Die Behandlung mit einem gerinnungshemmenden Medikament innerhalb weniger Stunden nach dem Schlaganfall kann bleibende Schäden verhindern. Fast 90 Prozent der Schlaganfälle sind ischämische Schlaganfälle.
  2. Ein hämorrhagischer Schlaganfall tritt auf, wenn eine Arterie im Gehirn reißt und eine Blutung im Gehirn verursacht. Dies entzieht nachgeschalteten Geweben einen ausreichenden Blutfluss und übt auch Druck auf das Gehirngewebe aus. Beide Faktoren können zum Absterben von Gehirnzellen führen. Eine Operation zur vorübergehenden Öffnung des Schädels kann erforderlich sein, um den Druck zu entlasten. Nur etwa 10 Prozent der Schlaganfälle sind hämorrhagische Schlaganfälle, die jedoch mit höherer Wahrscheinlichkeit tödlich verlaufen als ischämische Schlaganfälle.

Bei beiden Schlaganfällen verliert der geschädigte Teil des Gehirns die Fähigkeit, normal zu funktionieren. Anzeichen und Symptome eines Schlaganfalls können die Unfähigkeit, sich auf einer Körperseite zu bewegen, zu fühlen oder zu sehen, umfassen; Probleme beim Verstehen von Sprache oder Schwierigkeiten beim Sprechen; Gedächtnisprobleme; Verwechslung; und Schwindel. Hämorrhagische Schlaganfälle können auch starke Kopfschmerzen verursachen. Die Symptome eines Schlaganfalls treten normalerweise innerhalb von Sekunden oder Minuten nach der Hirnverletzung auf. Je nach Schwere des Schlaganfalls und wie schnell die Behandlung erfolgt, können die Symptome vorübergehend oder dauerhaft sein. Wenn die Symptome eines Schlaganfalls in weniger als ein oder zwei Stunden von selbst verschwinden, wird der Schlaganfall als vorübergehende ischämische Attacke bezeichnet. Schlaganfall ist die häufigste Ursache für Behinderungen in den Vereinigten Staaten, aber eine Rehabilitation mit körperlicher, beruflicher, sprachlicher oder anderer Therapie kann die Funktionsfähigkeit erheblich verbessern.

Der Hauptrisikofaktor für einen Schlaganfall ist Bluthochdruck. Daher ist es der beste Weg, das Schlaganfallrisiko zu verringern, indem der Blutdruck im normalen Bereich gehalten wird, sei es durch eine Änderung des Lebensstils oder durch Medikamente. Eine weitere mögliche Ursache für einen Schlaganfall ist der Konsum illegaler Drogen wie Amphetamine oder Kokain. In der Vergangenheit einen Schlaganfall erlitten zu haben, erhöht das Risiko für zukünftige Schlaganfälle erheblich. Auch Männer erleiden häufiger Schlaganfälle als Frauen.

Periphere arterielle Verschlusskrankheit

Periphere arterielle Verschlusskrankheit (PAVK) ist die Verengung der Arterien, die nicht das Herz oder das Gehirn versorgen, aufgrund von Arteriosklerose. Abbildung (PageIndex{7}) zeigt, wie das PAD auftritt. PAVK betrifft am häufigsten die Beine, aber auch andere Arterien können betroffen sein. Das klassische Symptom sind Beinschmerzen beim Gehen, die in der Regel mit Ruhe verschwinden. Dieses Symptom wird als Claudicatio intermittens bezeichnet. Andere Symptome können Hautgeschwüre, bläuliche Haut, kalte Haut oder schlechtes Nagel- und Haarwachstum in den betroffenen Beinen sein. Bis zur Hälfte aller PAVK-Fälle haben jedoch keine Symptome.

Der Hauptrisikofaktor für PAD ist das Rauchen. Andere Risikofaktoren sind Diabetes, Bluthochdruck und hoher Cholesterinspiegel im Blut. Der zugrunde liegende Mechanismus ist in der Regel Arteriosklerose. PAD wird in der Regel diagnostiziert, wenn die am Knöchel gemessenen Blutdruckwerte niedriger sind als die am Oberarm gemessenen Blutdruckwerte. Es ist wichtig, pAVK zu diagnostizieren und die zugrunde liegende Arteriosklerose zu behandeln, da Menschen mit dieser Erkrankung ein vier- bis fünfmal höheres Risiko für einen Herzinfarkt oder Schlaganfall haben. In einigen Fällen kann eine Operation zur Erweiterung der betroffenen Arterien oder zur Transplantation von Gefäßen zur Umgehung von Verstopfungen empfohlen werden.

Feature: Mein menschlicher Körper

Sie lesen in diesem Konzept über die vielen Gefahren des Bluthochdrucks. Wissen Sie, ob Sie Bluthochdruck haben? Die einzige Möglichkeit, dies sicher zu wissen, ist die Messung Ihres Blutdrucks. Die Messung des Blutdrucks ist schnell und schmerzlos, aber zur genauen Diagnose von Bluthochdruck sind mehrere Messungen erforderlich. Manche Menschen haben die sogenannte „Weißkittelkrankheit“. Ihr Blutdruck steigt, nur weil sie von einem Arzt (im weißen Kittel) untersucht werden. Der Blutdruck schwankt auch von Zeit zu Zeit aufgrund von Faktoren wie Flüssigkeitszufuhr, Stress und Tageszeit. Das wiederholte Messen und Aufzeichnen des eigenen Blutdrucks zu Hause kann Ihrem Arzt wertvolle diagnostische Daten liefern. Digitale Blutdruckmessgeräte für den Heimgebrauch, wie das in Abbildung (PageIndex{8}) abgebildete, sind relativ kostengünstig, einfach zu bedienen und in den meisten Apotheken erhältlich.

Rezension

  1. Was ist eine Herz-Kreislauf-Erkrankung? Wie viel Mortalität verursachen Herz-Kreislauf-Erkrankungen?
  2. Listen Sie Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen auf.
  3. Was ist Bluthochdruck?
  4. Definiere Arteriosklerose.
  5. Was ist eine koronare Herzkrankheit?
  6. Identifizieren Sie zwei spezifische koronare Herzkrankheiten.
  7. Erklären Sie, wie ein Schlaganfall auftritt und wie er sich auf den Patienten auswirkt.
  8. Beschreiben Sie die Ursache der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit.
  9. Welche zwei Herz-Kreislauf-Erkrankungen können durch Arteriosklerose verursacht werden? Erklären Sie genau, wie Atherosklerose zu jedem von ihnen beiträgt.
  10. Richtig oder falsch. Ein Herzinfarkt ist dasselbe wie ein Herzstillstand.
  11. Richtig oder falsch. Plaques in Arterien können Blutgerinnsel verursachen.
  12. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Angina und ischämischem Schlaganfall?
  13. Wie kann eine Nierenerkrankung durch Probleme im Herz-Kreislauf-System verursacht werden?
  14. Bei einer peripheren arteriellen Verschlusskrankheit beträgt der Blutdruck am Knöchel typischerweise ________ den Blutdruck am Oberarm.

    A. unregelmäßig im Vergleich zu B. genauso wie

    C. höher als D. niedriger als

  15. Nennen Sie drei Bestandteile der Plaque, die sich in Arterien bilden können.

Zuschreibungen

  1. Speck-Cheeseburger von Like_the_Grand_Canyon lizenziert CC-BY 2.0 über Wikimedia Commons
  2. Hauptkomplikationen bei anhaltendem Bluthochdruck Häggström, Mikael (2014). "Medizinische Galerie von Mikael Häggström 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.008. ISSN 2002-4436. Gemeinfreiheit. über Wikimedia Commons
  3. Koronare Herzkrankheit-Atherosklerose von NIH: National Heart, Lung and Blood Institute. Gemeinfreiheit.
  4. Angina von Blausen.com-Mitarbeiter (2014). "Medizinische Galerie von Blausen Medical 2014". DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. lizenziert CC BY 3.0 über Wikimedia Commons.
  5. Herzinfarkt durch NIH: National Heart, Lung and Blood Institute; gemeinfrei über Wikimedia Commons.
  6. Schlaganfall ischämisch vom National Heart Lung and Blood Institute (NIH); Gemeinfrei über Wikimedia Commons
  7. Periphere arterielle Verschlusskrankheit vom National Heart Lung and Blood Institute; gemeinfrei über Wikimedia Commons
  8. Blutdruckmessgerät im Handgelenkstil von Weeksgo, lizenziert unter https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/deed.enCC0 über Wikimedia Commons.
  9. Text adaptiert aus Humanbiologie von CK-12 lizenziert CC BY-NC 3.0
  10. Einige Texte sind aus Health Care Disparities Between Lesbian, Gay, Bisexual and Transgender Youth: A Literature Review; Hudaisa Hafeez, Muhammad Zeshan, Muhammad A. Tahir, Nusrat Jahan und Sadiq Naveed; Cureus. 2017 April; 9(4): e1184. Online veröffentlicht 20. April 2017. doi: 10.7759/cureus.1184; CC Von 4.0.

Die Verbindung zwischen Schlaf und Herzkrankheit führt vom Gehirn zum Knochenmark

Vor vier Jahren begannen Cameron McAlpine (von links) und Filip Swirski mit ihren Kollegen am MGH Experimente, um den Zusammenhang zwischen schlechtem Schlaf und Herzerkrankungen zu erforschen. Bildnachweis: Jon Chase/Harvard Staff Fotograf

Forscher wissen seit einiger Zeit, dass schlechter Schlaf das Risiko für Herzerkrankungen erhöht. Jetzt haben sie eine chemische Kettenreaktion gefunden, die dieses Risiko erklärt. Sie führt von schlechtem Schlaf zu einem Anstieg der weißen Blutkörperchen, der die Arterien verstopfenden Plaques von Herz-Kreislauf-Erkrankungen fördert.

Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sterben weltweit jährlich 17,7 Millionen Menschen an Herz-Kreislauf-Erkrankungen, der am häufigsten tödlichen Krankheit. Es wurde mit einer Reihe von Risikofaktoren in Verbindung gebracht, darunter Rauchen, schlechte Ernährung und Bewegungsmangel. Ein weniger bekanntes Risiko ist chronischer schlechter Schlaf, sei er kurz oder fragmentiert, wie er von Nachtschichtarbeitern, Reisenden mit Jetlag und Schlafapnoe-Patienten und ähnlichen Erkrankungen erlebt wird.

„Es gibt Studien, die darauf hindeuten, dass [Schlaf] ein ebenso starker Auslöser der Krankheit sein kann wie traditionellere Risikofaktoren wie Rauchen oder ein hoher Cholesterinspiegel“, sagte Cameron McAlpine, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Labor von Filip Swirski, einem außerordentlichen Professor für Radiologie an der Harvard Medical School und Forscher am Center for Systems Biology des Massachusetts General Hospital.

Vor vier Jahren begannen McAlpine, Swirski und ihre Kollegen mit Experimenten, die den Zusammenhang zwischen Schlaf und den Immun- und Entzündungsmechanismen untersuchen sollten, die bei der Arteriosklerose eine Rolle spielen.

Atherosklerose, auch als Verhärtung der Arterien bekannt, ist ein Schlüsselmerkmal von Herzerkrankungen und wird inzwischen weitgehend als entzündliche Erkrankung verstanden, sagte McAlpine. Sie schreitet typischerweise mit zunehmendem Alter fort, da sich Fettplaques entlang der Wände der Blutgefäße ablagern, diese verengen und den Blutfluss beeinträchtigen. Die atherosklerotischen Plaques bestehen aus Fetten wie LDL oder "schlechtem" Cholesterin und weißen Blutkörperchen, die in die Szene strömen und sich in Fasern verfangen, die die Plaque zusammenhalten. Die Plaques reduzieren nicht nur den Blutfluss, sie können auch platzen und Blutgerinnsel verursachen, die die zum Gehirn führenden Arterien verstopfen und Schlaganfälle oder das Herz verursachen, was zu Herzinfarkten führt.

"Die Forschung, die einen Zusammenhang zwischen Schlaf und Herz-Kreislauf-Erkrankungen beim Menschen zeigt, ist reichlich vorhanden", sagte Swirski. „Wir wollten das ‚Wie‘ wissen. In dieser Studie haben wir ein kleines Stück eines sicherlich viel größeren Puzzles entdeckt."

Durch mehrere Experimente fanden Forscher heraus, dass schlechter Schlaf dazu führt, dass die Produktion eines Proteins namens Hypocretin in der Hypothalamus-Region des Gehirns abfällt, das für Wachheit, Energieniveau und Schlafmuster verantwortlich ist. Niedrige Hypocretin-Spiegel stimulieren das Knochenmark, um die Produktion eines zweiten Proteins zu erhöhen, das als koloniestimulierender Faktor 1 (CSF-1) bezeichnet wird. CSF-1 wiederum signalisiert den Blutstammzellen des Knochenmarks, die Produktion von weißen Blutkörperchen zu steigern, wodurch die Immun- und Entzündungsreaktion, die ein Merkmal der Erkrankung ist, gestärkt wird.

In ihren Experimenten, die an Mäusen durchgeführt wurden, die eine fettreiche Diät erhielten und genetisch vorprogrammiert waren, um Atherosklerose zu entwickeln, hatten die Mäuse mit Schlafentzug mehr weiße Blutkörperchen in ihrem Blutkreislauf und entwickelten größere Plaques, und diese Plaques enthielten mehr weiße Blutkörperchen als die der Kontrolltiere Mäuse, deren Schlaf nicht gestört wurde. Die Forscher gaben dann den schlaflosen Mäusen zusätzliches Hypocretin und stellten fest, dass die Prävalenz von Atherosklerose abnahm.

"Die Rolle von Hypocretin war für uns sicherlich sehr, sehr schockierend und unerwartet. Wir wussten anfangs wirklich nicht, was wir davon halten sollten", sagte McAlpine. "Wir hatten keine Ahnung, dass wir eine Zunahme der weißen Blutkörperchen finden würden und diese Produktion könnte tatsächlich durch Schlaf reguliert werden."

Die im Februar in der Zeitschrift Nature veröffentlichte Studie wurde zusammen mit Kollegen des Brigham and Women's Hospital, des Beth Israel Deaconess Medical Center, der Medizinischen Universität Wien und der Universität Lausanne, Schweiz, durchgeführt. Es wurde von mehreren Quellen finanziert, darunter den National Institutes of Health und der American Heart Association.

Da diese Ergebnisse bei Labormäusen gefunden wurden, besteht der nächste Schritt laut Swirski darin, nach einer ähnlichen Reaktion bei Menschen zu suchen. Letztendlich, sagten er und McAlpine, unterstreichen die Ergebnisse die Bedeutung einer guten Schlafhygiene, während das verbesserte Verständnis der Entzündungsmechanismen neue Wege zur Erforschung anderer Erkrankungen eröffnen könnte, bei denen Entzündungen eine Rolle spielen.

"Wenn diese Signalwege für den Menschen relevant sind und es Grund zu der Annahme gibt, dass sie relevant sind, dann können sie für die mögliche Bekämpfung von Entzündungen sehr wichtig sein, vielleicht über Herz-Kreislauf-Erkrankungen hinaus", sagte Swirski. "Diese Signalwege können bei Krebs, Infektionskrankheiten und vielen anderen Erkrankungen relevant sein, bei denen Entzündungszellen eine wichtige Rolle spielen."


Belastung durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Todesfälle nehmen weltweit zu

Die Zahl der Menschen, die an Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD) sterben, steigt stetig, darunter ein Drittel aller Todesfälle weltweit im Jahr 2019, so ein Papier in der Zeitschrift des American College of Cardiology das das Gesamtausmaß der CVD-Belastung und die Trends über 30 Jahre weltweit untersuchte. Die Daten spiegeln den dringenden Bedarf der Länder wider, kosteneffiziente Programme für die öffentliche Gesundheit einzurichten, die darauf abzielen, das kardiovaskuläre Risiko durch veränderbare Verhaltensweisen zu reduzieren.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen, insbesondere ischämische Herzkrankheiten und Schlaganfälle, sind weltweit die häufigste Todesursache und tragen erheblich zu Behinderungen und steigenden Gesundheitskosten bei. Die Global Burden of Diseases, Injuries, and Risk Factors Study 2019, aus der in diesem Papier Daten verwendet werden, ist eine multinationale Zusammenarbeit, die die globale, regionale und nationale Krankheitslast als Teil der laufenden Bemühungen um konsistente und vergleichbare Schätzungen der Gesundheit von 1990 schätzt -2019. Es verwendet alle verfügbaren Datenquellen auf Bevölkerungsebene zu Inzidenz, Prävalenz, Todesfällen, Sterblichkeit und Gesundheitsrisiken, um Messungen der Bevölkerungsgesundheit für 204 Länder und Gebiete zu schätzen.

In diesem Artikel untersuchen die Autoren die spezifischen Auswirkungen von Herz-Kreislauf-Erkrankungen im Rahmen der Global Burden of Diseases-Studie, um zu untersuchen, inwieweit Bevölkerungswachstum und Alterung sowie Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen die beobachteten Herz-Kreislauf-Trends, Geschlechtsunterschiede und regionale Muster erklären und wie die Epidemiologie der Krankheit entwickelt sich weiter.

"Globale Muster der gesamten CVD haben erhebliche Auswirkungen auf die klinische Praxis und die Entwicklung der öffentlichen Gesundheitspolitik", sagte Gregory A. Roth, MD, MPH, Hauptautor des Artikels und außerordentlicher Professor in der Abteilung für Kardiologie und außerordentlicher außerordentlicher Professor am Institut für Gesundheitsmetriken und -bewertung an der University of Washington School of Medicine. „Die Zahl der Fälle von CVD insgesamt wird aufgrund des Bevölkerungswachstums und der Alterung wahrscheinlich erheblich zunehmen, insbesondere in Nordafrika und Westasien, Zentral- und Südasien, Lateinamerika und der Karibik sowie Ost- und Südostasien, wo der Anteil älterer Menschen wird sich voraussichtlich zwischen 2019 und 2050 verdoppeln. "

Das Papier umfasst 13 zugrunde liegende Ursachen des kardiovaskulären Todes und neun damit verbundene Risikofaktoren. Für jede Ursache und jeden Risikofaktor identifizierten die Autoren, welche Regionen und Länder die höchste und niedrigste Prävalenz von Fällen und Todesfällen aufweisen, sowie zusammenfassende Maßnahmen einschließlich der Anzahl der verlorenen Lebensjahre (YLLs), der Anzahl der Jahre mit Behinderung (YLDs .). ) und der Betrag und die zeitlichen Trends der behinderungsbereinigten Lebensjahre (DALYs). Das Papier befasst sich auch damit, wie die zusammenfassenden Maßnahmen der einzelnen Herz-Kreislauf-Erkrankungen und jedes hervorgehobene Risiko Investitionen in die kardiovaskuläre Forschung beeinflussen, ihre Auswirkungen auf die klinische Praxis und Vorschläge für die Entwicklung des Gesundheitssystems und die nationale und regionale Politik.

Die in dem Papier hervorgehobenen Ergebnisse zeigten, dass sich die vorherrschenden Fälle von CVD von 271 Millionen im Jahr 1990 auf 523 Millionen im Jahr 2019 fast verdoppelt haben, während die Zahl der CVD-Todesfälle von 12,1 Millionen im Jahr 1990 auf 18,6 Millionen im Jahr 2019 stetig gestiegen ist Die Todesfälle durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen weltweit waren ischämische Herzkrankheiten und Schlaganfälle, ab 1990 zunehmend stetig. Die globalen Trends für DALYs und YLLs nahmen ebenfalls deutlich zu, während sich die YLDs von 17,7 im Jahr 1990 auf 34,4 Millionen im Jahr 2019 verdoppelten.

Im Jahr 2019 war CVD die zugrunde liegende Ursache von 9,6 Millionen Todesfällen bei Männern und 8,9 Millionen Todesfällen bei Frauen, etwa einem Drittel aller Todesfälle weltweit. Über 6 Millionen dieser Todesfälle ereigneten sich bei Menschen im Alter zwischen 30 und 70 Jahren. Die höchste Zahl an CVD-Todesfällen trat in China auf, gefolgt von Indien, Russland, den USA und Indonesien.

Auf Länderebene waren die altersstandardisierten Sterblichkeitsraten für die gesamte CVD in Frankreich, Peru und Japan am niedrigsten, wo die Raten 2019 sechsmal niedriger waren als 1990. Die Autoren des Papiers stellen fest, dass von 1990 bis 2019 ein starker Rückgang der altersstandardisierte Sterberaten, DALYs und YLLs zusammen mit kleinen schrittweisen Reduzierungen der altersstandardisierten Raten für weit verbreitete Fälle und YLDs deuten darauf hin, dass das Bevölkerungswachstum und die Alterung einen großen Beitrag zum Anstieg der CVD insgesamt leisten.

Das Papier diskutiert auch Herausforderungen bei der Prävention und Behandlung von CVD und Risiken weltweit.

"Es bleibt eine große Lücke zwischen dem, was wir über CVD und Risikofaktoren wissen, und dem, was wir weltweit in der Prävention, Behandlung und Kontrolle tun", sagte George A. Mensah, MD, Co-Leitautor der Studie und Direktor des Center for Translation Research and Implementation Science am National Heart, Lung, and Blood Institute, das zu den National Institutes of Health gehört. „Die Studie „Global Burden of Diseases“ ist weiterhin eine Plattform, die es ermöglicht, Fortschritte bei der Verringerung der Belastung durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Risikofaktoren zu verfolgen und zu vergleichen. Jetzt muss jedoch erneut der Fokus auf erschwingliche, allgemein verfügbare und nachweislich wirksame Umsetzungsstrategien für die Prävention gelegt werden.“ , Behandlung und Kontrolle von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Risikofaktoren und die Förderung einer idealen kardiovaskulären Gesundheit ab der Kindheit."

Inmitten der aktuellen COVID-19-Pandemie gibt es eine hohe Übersterblichkeitsrate, und laut dem Papier kann ein Großteil dieser zusätzlichen Krankheitslast aufgrund der Auswirkungen sowohl einer Virusinfektion als auch aufgrund von Veränderungen in der Gesundheitsversorgung und der Gesundheitsversorgung auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen zurückzuführen sein Verhaltensweisen aufgrund der Bemühungen zur Eindämmung der Pandemie. Weitere Forschung in diesem Bereich ist jedoch dringend erforderlich.

„Es ist dringend erforderlich, sich auf die Umsetzung bestehender kosteneffektiver Interventionen und Gesundheitspolitiken zu konzentrieren, wenn die Welt die Ziele des Ziels 3 für nachhaltige Entwicklung erreichen und bis 2030 eine Reduzierung der vorzeitigen Sterblichkeit aufgrund nicht übertragbarer Krankheiten um mindestens 30 % erreichen will “, sagte Valentin Fuster, MD, PhD, leitender Autor des Artikels, Direktor des Mount Sinai Heart und Chefarzt des Mount Sinai Hospital. "Angesichts einer globalen Viruspandemie müssen wir immer noch die globalen Verpflichtungen betonen, das durch CVD verursachte Leiden und vorzeitige Sterben zu reduzieren, was eine gesunde und nachhaltige Entwicklung für jedes Land der Welt einschränkt."

Das American College of Cardiology stellt sich eine Welt vor, in der Innovation und Wissen die kardiovaskuläre Versorgung und Ergebnisse optimieren. Als professionelles Zuhause für das gesamte kardiovaskuläre Pflegeteam besteht die Mission des College und seiner 54.000 Mitglieder darin, die kardiovaskuläre Pflege zu verändern und die Herzgesundheit zu verbessern. Das ACC verleiht kardiovaskulären Fachleuten, die strenge Qualifikationen erfüllen, Referenzen und ist führend bei der Ausarbeitung von Gesundheitsrichtlinien, Standards und Leitlinien. Das College bietet auch professionelle medizinische Ausbildung, verbreitet kardiovaskuläre Forschung durch seine weltbekannten JACC Journals, betreibt nationale Register zur Messung und Verbesserung der Versorgung und bietet kardiovaskuläre Akkreditierungen für Krankenhäuser und Institutionen an. Weitere Informationen finden Sie unter acc.org.

Die Zeitschrift des American College of Cardiology zählt aufgrund seiner wissenschaftlichen Wirkung zu den führenden kardiovaskulären Zeitschriften der Welt. JACC ist das Flaggschiff für eine Familie von Zeitschriften--JACC: Herz-Kreislauf-Interventionen, JACC: Kardiovaskuläre Bildgebung, JACC: Herzinsuffizienz, JACC: Klinische Elektrophysiologie, JACC: Grundlagen der Translationswissenschaft, JACC: Fallberichte und JACC: KardioOnkologie--das stolz darauf ist, die besten von Experten begutachteten Forschungsergebnisse zu allen Aspekten von Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu veröffentlichen. Erfahren Sie mehr unter JACC.org.

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Sofortiger Tod durch Herzinfarkt häufiger bei Menschen, die keinen Sport treiben

Sophia Antipolis, 12. Februar 2021: Ein aktiver Lebensstil ist mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit verbunden, sofort an einem Herzinfarkt zu sterben, so eine heute in der veröffentlichte Studie Europäische Zeitschrift für Präventive Kardiologie, eine Zeitschrift der European Society of Cardiology (ESC). 1

Herzkrankheiten sind weltweit die häufigste Todesursache, und die Prävention ist eine der wichtigsten Prioritäten der öffentlichen Gesundheit. Der positive Einfluss von körperlicher Aktivität auf das Stoppen von Herzkrankheiten und plötzlichem Tod auf Bevölkerungsebene ist gut dokumentiert. Diese Studie konzentrierte sich auf die Auswirkungen eines aktiven versus sitzenden Lebensstils auf den unmittelbaren Verlauf eines Herzinfarkts und einen Bereich mit wenig Informationen.

Die Forscher verwendeten Daten von 10 europäischen Beobachtungskohorten, darunter gesunde Teilnehmer mit einer Ausgangsbewertung der körperlichen Aktivität, die während der Nachuntersuchung einen Herzinfarkt hatten und insgesamt 28.140 Personen. Die Teilnehmer wurden nach ihrem wöchentlichen Ausmaß an körperlicher Aktivität in der Freizeit als sitzend, gering, mittel oder hoch kategorisiert.

Der Zusammenhang zwischen Aktivitätsgrad und Sterberisiko durch einen Herzinfarkt (sofort und innerhalb von 28 Tagen) wurde in jeder Kohorte separat analysiert und anschließend die Ergebnisse gepoolt. Die Analysen wurden nach Alter, Geschlecht, Diabetes, Blutdruck, Familienanamnese von Herzerkrankungen, Rauchen, Body-Mass-Index, Blutcholesterin, Alkoholkonsum und sozioökonomischem Status angepasst.

A total of 4,976 (17.7%) participants died within 28 days of their heart attack &ndash of these, 3,101 (62.3%) died instantly. Overall, a higher level of physical activity was associated with a lower risk of instant and 28-day fatal heart attack, seemingly in a dose&ndashresponse-like manner. Patients who had engaged in moderate and high levels of leisure-time physical activity had a 33% and 45% lower risk of instant death compared to sedentary individuals. At 28 days these numbers were 36% and 28%, respectively. The relationship with low activity did not reach statistical significance.

Study author Dr. Kim Wadt Hansen of Bispebjerg Hospital, Copenhagen, Denmark said: &ldquoAlmost 18% of patients with a heart attack died within 28 days, substantiating the severity of this condition. We found an immediate survival benefit of prior physical activity in the setting of a heart attack, a benefit which seemed preserved at 28 days.&rdquo

He noted: &ldquoBased on our analyses, even a low amount of leisure-time physical activity may in fact be beneficial against fatal heart attacks, but statistical uncertainty precludes us from drawing any firm conclusions on that point.&rdquo

The authors said in the paper: &ldquoOur pooled analysis provides strong support for the recommendations on weekly physical activity in healthy adults stated in the 2016 European Guidelines on cardiovascular disease prevention in clinical practice 2 especially as we used cut-off values for physical activity comparable to those used in the guidelines.&rdquo

The guidelines recommend that healthy adults of all ages perform at least 150 minutes a week of moderate intensity or 75 minutes a week of vigorous intensity aerobic physical activity or an equivalent combination thereof.

Dr. Hansen concluded: &ldquoThere are many ways to be physically active at little or no cost. Our study provides yet more evidence for the rewards of exercise.&rdquo

Notes to editor

ESC Press Office
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Email: [email protected]

Finanzierung: The Danish Heart Foundation (18-R124-A8318-22104). The funding source was not involved in study design collection, analysis, and interpretation of data writing of the report or the decision to submit the report for publication.

Offenlegung: none declared.

1 Hansen KW, Peytz N, Blokstra A, et al. Association of fatal myocardial infarction with past level of physical activity: a pooled analysis of cohort studies. Eur J Prev Cardiol. 2021. doi:10.1093/eurjpc/zwaa146.

Link will go live on publication:

2 Piepoli MF, Hoes AW, Agewall S, et al. 2016 European Guidelines on cardiovascular disease prevention in clinical practice. Eur Heart J. 201637:2315&ndash2381.

The ESC brings together health care professionals from more than 150 countries, working to advance cardiovascular medicine and help people to live longer, healthier lives.

About the European Journal of Preventive Cardiology
The European Journal of Preventive Cardiology is the world's leading preventive cardiology journal, playing a pivotal role in reducing the global burden of cardiovascular disease.


A CRISPR edit for heart disease

Anthony King is a freelance science writer based in Dublin.

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Kiran Musunuru (centre) and his team are using genome editing in the mouse liver to modify enzymes that regulate levels of ‘bad’ cholesterol. Credit: Peggy Peterson Photography

Consider this scenario: it’s 2037, and a middle-aged person can walk into a health centre to get a vaccination against cardiovascular disease. The injection targets cells in the liver, tweaking a gene that is involved in regulating cholesterol in the blood. The simple procedure trims cholesterol levels and dramatically reduces the person’s risk of a heart attack.

According to World Health Organization statistics published in 2015, ischaemic heart disease and stroke are the leading causes of death worldwide. About 17.7 million people died from cardiovascular disease that year, and at least three-quarters of those deaths occurred in low- and middle-income countries. Although antibody-based therapies have been launched to help those most at risk, the cost and complexity of the treatments means that a simpler, one-off fix such as a vaccine would be of benefit to many more people around the world.

Part of Nature Outlook: Die Zukunft der Medizin

The good news is that a combination of gene discovery and the blossoming of genome-editing technologies such as CRISPR–Cas9 has given this vision of a vaccine-led future for tackling heart disease a strong chance of becoming reality. The breakthrough came in 2003, when researchers investigated three French families with members who had potentially lethal levels of low-density lipoprotein (LDL) cholesterol and who harboured a mutation in the gene PCSK9 1 . PCSK9 encodes an enzyme that regulates levels of LDL — or ‘bad’ — cholesterol. The mutations uncovered in the families increased the enzyme’s activity, raising the level of LDL cholesterol in the blood. Breaking PCSK9, so that the enzyme it encodes loses its function, might therefore reduce LDL-cholesterol levels.

Sensing the possibilities, investigators at the University of Texas Southwestern Medical Center in Dallas sought to determine whether naturally occurring mutations in PCSK9 could also have the effect of lowering LDL cholesterol. The researchers interrogated the Dallas Heart Study, a landmark investigation of cardiovascular health carried out from 2000–02 in 6,000 adults living in Dallas County. The participants recruited represent the three main ethnic groups of the United States. After combing the data from about 3,600 individuals who provided a blood sample, the researchers sequenced DNA from the 128 participants with the lowest levels of LDL cholesterol. They discovered that about 2% of African-American participants had one broken copy of PCSK9, resulting from one of two inherited mutations 2 . A follow-up study of a different, larger population similarly found mutations in almost 3% of African Americans, which was associated with an 88% reduction in the risk of ischaemic heart disease 3 . “I think of them as having won the genetic lottery,” says Kiran Musunuru, who studies human genetic variation and the risk of heart disease at the University of Pennsylvania in Philadelphia.

Musunuru thinks that in the next 20 years, gene editing will enable researchers to confer a mutation in PCSK9, or other beneficial mutations, on people who have had less luck in the genetic sense. “They would be dramatically protected against heart attack and stroke for the rest of their lives,” he enthuses.

Others are more bullish. Technologies for delivering gene editing can be safe, effective and work in the long term, says Sander van Deventer, operating partner at investment firm Forbion Capital Partners in Naarden, the Netherlands. van Deventer played an important part at uniQure in Amsterdam, where he supervised the development of alipogene tiparvovec (Glybera), the first gene therapy to gain regulatory approval. He thinks that gene therapy to reduce the risk of cardiovascular disease could become a reality within 5 years — initially targeted to help people with high cholesterol (a condition known as hypercholesterolaemia).

The liver is a preferred target organ of gene therapy for companies such as Editas Medicine in Cambridge, Massachusetts, Sangamo Therapeutics in Richmond, California, and CRISPR Therapeutics, also in Cambridge it is straightforward to deliver genes to the liver, and the CRISPR–Cas9 tool is especially efficient in the organ, editing a greater proportion of cells than it does in most other tissues. The liver is also an excellent place from which to tackle cholesterol — it clears LDL cholesterol from the blood and is also a main engine of lipid synthesis. “The liver is the gatekeeper for removal of excess cholesterol from the body,” says William Lagor, a molecular biologist at Baylor College of Medicine in Houston, Texas.

The enzyme produced by PCSK9 causes receptors for LDL cholesterol, found on the surfaces of cells throughout the body, to move inside the cell. With fewer receptors available to bind such cholesterol, its level in the blood rises. Already, two antibody-based therapies have been developed to inhibit the enzyme PCSK9, increasing the number of LDL-cholesterol receptors and consequently reducing the amount of cholesterol in the blood. One such PCSK9 inhibitor, evolocumab (Repatha), can cut the risk of heart attack by 27% and stroke by 21%, when administered in combination with statins. But the treatment involves regular infusions of drugs for the rest of a patient’s life and costs about US$14,500 per year, a price that many commentators have deemed too high.

In 2014, Musunuru and his team showed that more than half of Pcsk9 genes in the mouse liver could be silenced with a single injection of an adenovirus containing a CRISPR–Cas9 system directed against Pcsk9. This led to a roughly 90% decrease in the level of Pcsk9 in the blood and a 35–40% fall in blood LDL cholesterol 4 . Next, they used a mouse engineered to contain human liver cells, and tuned the CRISPR–Cas9 payload to target human PCSK9 5. The team succeeded in showing that the human gene can also be switched off. “I’m convinced that if we gave this therapy to a human, it would work,” Musunuru says.

The approach is “absolutely plausible, even feasible”, from a technological point of view, says Lagor. But there is also a philosophical barrier to negotiate. “You don’t necessarily want to treat people who haven’t got a disease yet,” he says. Karel Moons, a clinical epidemiologist at University Medical Centre Utrecht in the Netherlands, goes further. “Changing lifestyle may be much more effective for a population than focusing on high-cost interventions,” he says. He worries that a gene therapy for individuals at high risk would hinder efforts to help people to help themselves. “It is the way the human mind works. Take a pill and we think we are protected,” he warns.

Musunuru accepts that the idea does not have universal approval but thinks that “there will be greater enthusiasm for human trials for common diseases after genome editing has been proven safe in the patients with grievous genetic disorders”. Debilitating single-gene conditions such as Duchenne muscular dystrophy are likely to be first to benefit from therapeutic gene editing (see ‘Benefits from a partial fix’). Musunuru suggests familial hypercholesterolaemia — the LDL-cholesterol disorder characterized in the three French families — as a similarly logical place to start. The associated mutations in PCSK9 raise LDL-cholesterol levels from birth, causing premature heart attacks — sometimes in childhood — in those who are worst affected. “It would make a lot of sense to knock out the faulty PCSK9 gene in those patients,” he says.

Benefits from a partial fix

Duchenne muscular dystrophy is a single-gene disorder that will probably be in the vanguard of diseases targeted by gene therapy. The condition affects up to 1 in 3,500 boys and men, and causes the progressive weakening of muscles heart-muscle failure is the leading cause of death in people with the disorder. “This disease has resisted every therapy applied to it,” says Eric Olson, a molecular biologist at the University of Texas Southwestern Medical Center in Dallas. “The only reasonable approach is to go to the root cause of the disease, to the mutated gene. CRISPR seems an ideal approach.”

Credit: Patrick Landmann/SPL

At the core of the condition lie defects in dystrophin, a long membrane-associated protein that acts as a shock absorber in muscle cells (pictured). Dystrophin’s central portion comprises 20 or so repetitive sections, which are analogous to the coils of a spring. DMD, the gene that encodes dystrophin, is long, containing 79 coding sections, or exons, and Olson says that mutations anywhere along its length can eliminate the production of functional dystrophin.

Rather than correcting specific mutations, he estimates that 80% of patients could benefit from a partial fix. Some of the coils in dystrophin can be deleted without destroying the protein’s function. This means that sections of DNA within DMD that contain mutations can be removed. The shortened gene will make a working, truncated protein. “One edit can bypass all the mutations,” Olson says.

Dystrophin production as low as 5% of the normal level is thought to improve muscle function Olson thinks that reaching 15% would bring major clinical benefits. In 2017, researchers at the Ohio State University in Columbus blew past that target, restoring dystrophin-expression levels in the heart muscle of mice by up to 40%, simply by slicing out a defective portion of Dmd using a CRISPR–Cas9 system delivered by a viral vector 14 . “So long as the gene can still read out, you make a partially functional protein,” says Renzhi Han, who led the study. His lab is now evaluating the safety of the strategy in mice. Olson’s research group has used the technique to restore up to 90% of normal dystrophin levels 15 .

Han and others are optimistic that trials in people can begin in the next five years. “Duchenne is the most devastating muscle disease. There is no escaping the clinical consequences,” says Olson. “There is enormous excitement in the Duchenne community about this new technology.”

People with hypercholesterolaemia can make changes to their lifestyle and diet, as well as take statins, but this is often not enough. They might also require treatment with antibodies directed against PCSK9 and frequent cleaning of the blood to remove LDL particles. Those with the most severe disease would receive the greatest benefit from genome editing, says Musunuru, and be the first candidates for therapy. “The strongest rationale for using genome editing is that it would be given just once, whereas patients have to take antibodies every few weeks for the rest of their lives.” He views the approach as being particularly useful for people in low-income countries with less-well-funded health-care systems: “I do not see daily pills or monthly injections as being a realistic approach in the developing world.” But although a one-off treatment should be cheaper, drug companies could be tempted to charge a high price, on the basis that it achieves the same effect as do decades of expensive antibody-based drugs.

For now, Musunuru says that we need to work out the safest way to perform gene editing in people — not necessarily CRISPR–Cas9 — and also the best way for it to be delivered. Regulatory approval for a clinical trial would then be required, which could take a few years to achieve.

Since the discovery of PCSK9, other variants in genes that alter the risk of cardiovascular disease have emerged. Some affect triglycerides, the main component of fat in the body high levels of triglycerides in the blood are a known risk factor for heart disease. Apolipoprotein C-III inhibits the breakdown of triglycerides by enzymes a mutation in APOC3, the gene that encodes it, was discovered in a population of Amish people in the United States in 2008 6 . The 5% of the group who were carriers had lower levels of LDL cholesterol, higher levels of high-density lipoprotein (HDL) — or ‘good’ — cholesterol and lower levels of triglyceride in the blood, all of which might reduce the risk of cardiovascular disease. A similar pattern has also been found in people who carry the mutation in Crete, Greece.

Musunuru is optimistic that knocking out a gene called ANGPTL3 can reduce levels of LDL cholesterol and triglycerides. He was part of a team that reported in 2010 on three generations of a family with mutations in ANGPTL3 and that had no history of heart disease and had low levels of cholesterol and triglycerides in the blood 7 . In 2017, three family members who had a complete loss of function of the protein encoded by ANGPTL3 were examined 8 . “As far as we can tell, they are substantially protected against cardiovascular disease, but suffer no harmful consequences whatsoever,” says Musunuru. At least 1 in 300 people has a broken copy of ANGPTL3, which has been shown to reduce the risk of ischaemic heart disease by roughly one-third 9 .

Another potential target is the gene LPA, which encodes lipoprotein (ein). High levels of lipoprotein (ein) are a main risk factor for heart disease and stroke, yet no treatments have been approved by regulators such as the US Food and Drug Administration specifically to lower its levels. “This really is an ideal candidate for disruption with a liver-directed CRISPR gene-editing approach,” says Lagor. Initial candidates for the treatment would be people with extremely high levels of lipoprotein (ein) who also have cardiovascular disease.

The most effective treatments will probably disrupt several of these genes at once to provide the greatest benefit. “Since PCSK9 and ANGPTL3 work by different mechanisms, in principle they should be additive,” says Musunuru. Lagor agrees, adding that there are also economic upsides. “It is likely that the cost of targeting two genes, or perhaps even three or four, would be the same as for one gene.”

Before gene-editing therapy can become routine, two main safety concerns must be addressed. First, off-target effects can occur when the RNA molecule that guides the Cas9 cutting enzyme into position misidentifies its complementary sequence of DNA, resulting in cuts being made in the wrong place. Second, the cellular machinery that repairs the double-strand breaks created in the DNA during gene editing might make an unexpected deletion or addition. Such mishaps could lead to the development of cancer. And although a considerable degree of risk might be acceptable for seriously ill patients with no other option, preventive gene therapy must clear a higher bar. “If the vaccine is being envisioned for the general population, then it needs to be essentially 100% safe,” says Musunuru, “at least to the same degree as the infectious-disease vaccinations that are routinely given to infants and children.”

A new technology from chemical biologist David Liu’s laboratory at Harvard University in Cambridge, Massachusetts, has therefore excited those in the gene-editing field. Liu has developed a technique that uses a modified CRISPR–Cas9 system to alter individual pairs of bases in cells without having to break the DNA double strand 10 . His team was able to chemically change the DNA base cytosine (C) into uracil (a base found in RNA), which the cell later replaced with thymine (T). In 2017, Liu’s team created another tool that could rearrange an adenine (A) so that it resembled a guanine (G), and then hoodwinked the cell into fixing the complementary strand of DNA to make the edit permanent, therefore changing an A•T pair into a G•C 11 .

“Base editing is as big a development as the original introduction of CRISPR–Cas9 to the genome-editing field,” says Musunuru. “It’s totally changed how I’ve been thinking about tackling cardiovascular disease — in a positive way.” He is planning to test Liu’s A-to-G base editor in mice to see how well it works.

Gene-editing researchers have embraced targeted base editing to install precise changes without the uncertainty that accompanies a double-strand break. The technique has been used in labs to correct genes in yeast, plants, zebrafish, mice and even human embryos. A proof-of-concept study by Alexandra Chadwick, a postdoctoral researcher in Musunuru’s lab, delivered a base editor into the livers of adult mice to disable Pcsk9, halving the level of Pcsk9 and cutting LDL cholesterol by almost one-third 12 . Musunuru adds that he has preliminary results showing base editing of Angptl3 in mice using Liu’s C-to-T method.

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The pace of innovation in gene editing has created an aura of optimism, particularly around the treatment of people with genetic disorders who have few or no other options. “It makes sense to begin therapeutic efforts with such diseases, even if the understanding of all potential risks is imperfect,” says Liu. But there is the potential for the technique’s use in the clinic to spread beyond these testing grounds. van Deventer has successfully lowered LDL cholesterol in mice by silencing apolipoprotein B-100 using a method called RNA interference 13 he sees great potential in using the microRNAs that underpin the technique and, eventually, gene editing to address heart disease. “ANGPTL3, PCSK9 and APOC3 are targets not easily addressed by small molecules or antibodies,” he says. And the one-off nature of gene-editing treatments cuts down on issues with patients not following advice about when to take a drug — a perennial problem concerning people on long-term medication.

“If you are talking about cardiovascular disease as a global health threat, which it undoubtedly is, then protecting the entire population is what we need,” says Musunuru. Lifestyle changes are important, but a substantial portion of the risk of heart failure and stroke comes from the genome. “You don’t need to choose between medicine and lifestyle. You should be doing both,” says Liu, citing people with diabetes, who fare best when they take medication and adjust their lifestyle.

“To vaccinate large numbers of people, that is some way off,” says Musunuru. But gene editing could reset the odds for those who didn’t win the genetic lottery, he predicts. “One way or another, genome editing is going to underlie a host of new types of cardiovascular therapies over the next 25 years.”

Natur 555, S23-S25 (2018)

Dieser Artikel ist Teil von Nature Outlook: Die Zukunft der Medizin, einer redaktionell unabhängigen Beilage, die mit finanzieller Unterstützung Dritter erstellt wurde. Über diesen Inhalt.


Einführung

Advanced technology made us to live sedentary lifestyle and due to this kind of lifestyle we all are in high risk to develop heart diseases in life time. Less physical activities, increased alcohol consumption and use of tobacco products leads to heart diseases (Figure 1).

Important Warning Signs Includes

Lightheadedness, Nausea, extreme fatigue, fainting, dizziness, Pressure in the upper back [1]. Other symptoms of a heart attack can include: Extreme anxiety, Fainting or loss of consciousness, Lightheadedness or dizziness, Nausea or vomiting, Palpitations, Shortness of breath and Sweating, which may be very heavy [2].

Important Statistical Information of CVDs

a) "CVDs are the number one cause of death in the world: more people die annually from CVDs.

b) 17.7 million People died from CVDs in 2015, representing 31% of all global deaths. Of these deaths, an estimated 7.4 million were due to coronary heart disease and 6.7 million were due to stroke.

c) CVD deaths take place in low and middl income countries.

d) People with cardiovascular disease or who are at high cardiovascular risk need early detection and management using counselling and medicines, as appropriate [3].

e) 㹵% of CVD deaths occur in low-income and middle- income countries"


Quest Diagnostics to accelerate cardiovascular disease biomarker discovery as part of One Brave Idea™ initiative to end coronary heart disease

CHICAGO, Nov.11, 2018 — Developing novel approaches to understand cardiovascular health and pre-disease is the cornerstone strategy of One Brave Idea™, a research initiative led by Dr. Calum MacRae, vice chair for Scientific Innovation in the department of Medicine at Brigham and Women’s Hospital.

In a move to advance the ground-breaking work to identify coronary heart disease at the earliest transition from wellness to disease, Quest Diagnostics (NYSE: DGX) will contribute biomarker implementation, population health analytics and a national lab platform as a pillar supporter of One Brave Idea, the research initiative co-founded by the American Heart Association (AHA) and Verily Life Sciences with significant support from AstraZeneca.

“As the leader in cardiovascular diagnostic insights, Quest Diagnostics brings a remarkable network of just-in-time clinical and consumer diagnostics, access to rich longitudinal data and the logistical framework to quickly translate science into actionable insights for the people who seek ways to pre-empt heart disease,” said Nancy Brown, American Heart Association chief executive officer, who announced the news today from the stage in Chicago at the organization’s 91st annual Scientific Sessions, the ultimate assembly of global influencers in cardiovascular research and medicine. “There is great value in bringing Quest Diagnostics biomarker development experiences to One Brave Idea research that has the potential to predict early signs of coronary heart disease.”

The One Brave Idea team includes experts from a diverse background, including engineering and data sciences as well as many prestigious institutions such as Brigham and Women’s Hospital, Stanford University and Northwestern. One Brave Idea is working to create a coronary heart disease early warning system by investigating what happens 10-20 years before any risk factors typically appear. A key aim is to develop novel diagnostic techniques to identify cardiovascular disease, including stroke, in stages where discreet forms can be identified, and preventive measures initiated to stop or reverse disease progression.

“We share the commitment of One Brave Idea and its member organizations and scientists in establishing the path to heart disease prevention,” said Steve Rusckowski, chairman, president and CEO for Quest Diagnostics and a member of the American Heart Association CEO Roundtable. “For far too many people, the first sign of heart disease is a fatal event, such as a myocardial infarction (heart attack) or stroke. Our collaboration in One Brave Idea aims to change that. Quest Diagnostics brings robust biomarker and medical expertise, population health analytics and national presence to accelerate discovery of early disease biomarkers and biology changes and fast-track prevention measures that can create a healthier world.”

Consumers are more engaged in their health than ever before and healthcare innovation is happening at every corner, opening up a whole new world for evidence-based diagnostics that can be broadly scaled across hospitals and clinics for real-world implementation.

Quest Diagnostics will provide state-of-the-art diagnostic services and population health analytics in support of OBI research. Through its Cleveland HeartLab, Quest Diagnostics maintains a pipeline of early-stage genetic and biological markers in cardiometabolic disorders with the potential for future diagnostic services for clinical use and pharmaceutical research.

Additionally, Quest Diagnostics deep biomarker expertise and rich dataset of de-identified laboratory testing on millions of patients for cardiovascular, metabolic and other disorders is expected to inform OBI research. Quest Diagnostics also maintains avenues to directly engage patients and providers, a common impediment to scale research. These avenues include Quest Quanum™ connectivity to about half the physicians in the United States, a network of 2,200 patient service centers, and the MyQuest™ patient app, which has six million subscribers.

“Through Verily’s informatic capabilities, AstraZeneca’s proprietary data, the AHA’s ecosystem of patient centered research and scientific networks and now Quest’s diagnostic expertise and rich datasets, we will enhance our progress toward ending coronary heart disease and its consequences,” said MacRae.

Heart disease is the number 1 killer worldwide. Stroke ranks second globally and is the leading cause of severe disability. An estimated 17.7 million people die from cardiovascular disease annually, representing 31 percent of all global deaths. Precision medicine offers the promise of better patient outcomes through earlier prediction of disease and targeted treatments for individuals.


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