Herzschlag als Krebsbremse: Warum Tumoren das Herz meiden

Im Jahr 2023 wurden offiziellen Schätzungen zufolge in Deutschland rund 517.800 Krebserkrankungen diagnostiziert. Fast jede zweite dieser Erkrankungen betraf die Brust, die Prostata, die Lunge oder den Dickdarm. Ein Organ sucht man in dieser Statistik hingegen nahezu vergeblich: das Herz. Primäre Herztumoren gehören zu den seltensten Krebserkrankungen überhaupt. Selbst Metastasen anderer Tumoren siedeln sich im Herzmuskel überraschend selten an.

Ein Phänomen, das auf den ersten Blick paradox erscheint, denn kaum ein Organ wird so gut durchblutet wie das Herz. Pro Minute pumpt es fünf bis sechs Liter Blut durch den Körper – und wird damit potentiell auch von Krebszellen passiert. Warum also entstehen gerade hier so selten Tumoren? Dieser Frage ist ein internationales Team unter Führung der Universität Triest in einer im Frühjahr veröffentlichten Arbeit auf den Grund gegangen. Das Geheimnis könnte in der mechanischen Belastung des schlagenden Herzens liegen.

In Versuchen mit Mäusen lösten die Forscher zunächst gezielt krebsbegünstigende Mutationen im sogenannten K-Ras-Gen aus und deaktivierten zugleich den Tumorsuppressor p53 – ein Protein, das normalerweise das unkontrollierte Wachstum von Zellen verhindert. Im Menschen können diese Mutationen verschiedenste Krebserkrankungen auslösen, beispielsweise in der Bauchspeicheldrüse oder dem Dickdarm. Auch die Mäuse entwickelten unter diesen Bedingungen in verschiedenen Körperregionen aggressive Tumoren. Ihr Herz jedoch blieb verschont. Es scheint also über einen besonderen, bislang ungeklärten Schutzmechanismus zu verfügen.

Die Kraft des schlagenden Herzens

Das menschliche Herz verrichtet mit jedem Schlag Schwerstarbeit: Es pumpt das Blut gegen den Widerstand des gesamten Körperkreislaufs. Um zu untersuchen, ob genau diese mechanische Belastung das Krebswachstum beeinflusst, entwickelten die Forscher ein ungewöhnliches Experiment. Sie transplantierten Mäusen zusätzliche Herzen an die Halsgefäße. Die transplantierten Herzen wurden dort zwar weiterhin durchblutet, müssen jedoch anders als das Herz im Brustkorb kein Blut befördern – und waren damit mechanisch weitgehend „entlastet“.

Anschließend injizierten die Forscher Lungenkrebszellen sowohl in die normalen, mechanisch belasteten Herzen als auch in die transplantierten, vom Hochdrucksystem abgekoppelten Herzen. In den physiologisch belasteten Herzen konnten sich diese Zellen kaum ausbreiten. In den entlasteten Herzen zeigte sich hingegen ein explosionsartiges Wachstum. Binnen zwei Wochen war fast das gesamte normale Herzgewebe verdrängt. Dieses Ergebnis ließ sich in künstlichem Herzgewebe sowohl mit Lungen-, Darm- als auch Hautkrebszellen reproduzieren.

Doch über welche zellulären Mechanismen beeinflusst der Herzschlag das Wachstum von Krebszellen? Vergleicht man Herzmetastasen mit Tumorabsiedlungen desselben Krebses außerhalb des Herzens, zeigt sich, dass in den Herzmetastasen verstärkt Enzyme aktiv sind, die die räumliche Organisation der DNA regulieren. Die DNA liegt im Zellkern nicht frei vor, sondern ist eng um spezielle Proteine, sogenannte Histone, gewickelt. Wie eng oder locker diese Aufwicklung ist, entscheidet darüber, welche Gene abgelesen werden können und welche stumm bleiben. Vermittelt über einen mechanischen Sensor in der Hülle des Zellkerns verändert die Belastung des schlagenden Herzens offenbar genau diese Verdichtung der DNA und aktiviert dadurch Programme, die das Wachstum bösartiger Zellen bremsen.

Ein neues Prinzip der Krebsabwehr?

Bislang standen bei der Erforschung der natürlichen Schutzmechanismen gegen Krebs vor allem genetische Vorgänge im Vordergrund. Doch könnten sich nun auch mechanische Faktoren als zentrale Regulatoren des Tumorwachstums etablieren? „Die Studie ist deshalb besonders spannend, weil sie ein neues Konzept beschreibt: dass mechanische Belastungen Signalwege beeinflussen, die wiederum Konsequenzen für das Tumorwachstum haben“, kommentiert Dirk Jäger, Leiter der Medizinischen Onkologie am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) der Universitätsklinik Heidelberg und Leiter einer klinischen Kooperationseinheit am Deutschen Krebsforschungszentrum.

Ob sich diese Beobachtungen im Menschen therapeutisch nutzen lassen, ist noch offen. Dennoch sieht Jäger in der Arbeit einen wichtigen Impuls für die Krebsforschung: „In Zukunft wird man versuchen zu entschlüsseln, welche krebshemmenden Signale die Herzbelastung erzeugt, und prüfen, ob man die betreffenden Signalwege therapeutisch beeinflussen kann.“ Bis zu einer möglichen klinischen Anwendung sei es allerdings noch ein weiter Weg: Erste Ansätze könnten nach seiner Einschätzung frühestens in fünf bis zehn Jahren klinisch erprobt werden.

Die Entschlüsselung der krebshemmenden Mechanismen des schlagenden Herzens zeigt erstmals, dass physikalische Kräfte das Tumorwachstum aktiv beeinflussen. Je besser man die zugrunde liegenden Signalwege versteht, desto gezielter wird man sie künftig therapeutisch – möglicherweise auch außerhalb des Herzens – nutzen können.