Aus dem Takt geraten

Neue Verfahren verbessern die Therapie des Vorhofflimmerns
von Dierk Thomas, Rüdiger Becker und Hugo Katus

Beim gesunden Menschen schlägt das Herz in Vorkammer und Hauptkammer in einem gleichmäßigen Rhythmus mit 60 bis 100 Herzschlägen pro Minute. Beim Vorhofflimmern flimmern die Vorhöfe des Herzens bis zu 600 Mal pro Minute, die Hauptkammern je nach Überleitung zwischen 50 und 110 Mal pro Minute. Das individuelle Risiko, an Vorhofflimmern zu erkranken, ist abhängig vom Lebensalter: Die Erkrankung tritt zumeist bei älteren Patienten über 65 Jahren auf; Männer sind etwas häufiger betroffen als Frauen. Ursachen für das Vorhofflimmern sind Bluthochdruck, verengte Herzkranzgefäße, Herzmuskelschwäche oder Herzklappenfehler. Auch hormonelle Störungen, beispielsweise eine Überfunktion der Schilddrüse, können für die Rhythmusstörung verantwortlich sein. Nur in wenigen Fällen kommt es zum Vorhofflimmern ohne fassbare Grunderkrankung.

Das Vorhofflimmern kann von selbst wieder aufhören, nicht selten innerhalb von 24 bis 48 Stunden. Wenn sich Anfälle von Vorhofflimmern häufen und sie länger andauern, kann es zu strukturellen und elektrischen Veränderungen der Herzvorhöfe kommen. Diese Veränderungen können zu einem dauerhaften, einem „permanenten“ Vorhofflimmern führen, das nicht mehr in den normalen Rhythmus des Herzens, den Sinusrhythmus, überführt werden kann.

Bei vielen Patienten geht ein Anfall von Vorhofflimmern mit erheblichen Beschwerden einher. Die Betroffenen klagen über Herzklopfen, Herzrasen, Luftnot, innere Unruhe, Angstzustände und eine oft deutlich verminderte körperliche Leistungsfähigkeit. Zusätzlich kann ein Engegefühl in der Brust auftreten. Es kann aber auch vorkommen, dass die Rhythmusstörung gänzlich unbemerkt bleibt. In den meisten Fällen treten die Anfälle auf, ohne dass ein Auslöser erkennbar wäre; bei manchen Patienten aber provozieren Alkohol, Koffein, Schlafentzug, starke körperliche Belastung oder psychischer Stress die Rhythmusstörung. Bei einem bereits vorgeschädigten Herzen oder bei älteren Patienten kann es unter Vorhofflimmern zu einem sehr verlangsamten Herzschlag kommen, was infolge der mangelnden Blutversorgung des Gehirns zu Schwindel und Ohnmachtsanfällen führt.

Der Arzt konzentriert sich bei der Therapie eines Patienten mit Vorhofflimmern zunächst darauf, die zugrunde liegende Erkrankung zu erkennen und zu behandeln, etwa ein zu hoher Blutdruck, eine Herzmuskelschwäche oder die Zuckerkrankheit, die ebenfalls ein Risikofaktor für das Entstehen von Vorhofflimmern ist. Mit der erfolgreichen Behandlung der Grunderkrankung kann der normale Herzrhythmus in vielen Fällen wiederhergestellt werden. Zusätzlich werden zumeist Medikamente eingesetzt, die den Puls verlangsamen (beispielsweise Betablocker); in vielen Fällen ist auch eine Behandlung mit blutverdünnenden Medikamenten erforderlich, die das Schlaganfallrisiko (siehe Kasten) senken.

Um die für einen Patienten individuell angemessene Therapie einleiten zu können, ist eine präzise kardiologische Untersuchung unerlässlich. Wichtig ist zunächst, den Verdacht auf Vorhofflimmern durch ein Elektrokardiogramm (EKG) zu sichern, falls erforderlich in Form einer Langzeit-EKG-Ableitung, die heute über einen Zeitraum von bis zu drei Wochen erfolgen kann. Gelegentlich sind auch elektrophysiologische Untersuchungen mit einem Herzkatheter notwendig. Hinzu kommen körperliche Untersuchungen, eine Ultraschalluntersuchung des Herzens (Echokardiographie), ein Belastungs-EKG sowie Laboranalysen der Blutsalze (beispielsweise von Kalium) und der Schilddrüsenhormone.

Entscheidend für die Intensität, mit der eine Herzrhythmusstörung behandelt werden muss, sind stets die Beschwerden des Patienten. Das Ziel der Therapie kann sein, die Herzrhythmusstörung dauerhaft zu unterdrücken oder zu beseitigen. Für diese „Rhythmuskontrolle“ gilt: Je früher das Vorhofflimmern behandelt wird, desto größer sind die Chancen auf Heilung. Die Alternative ist, das Vorhofflimmern grundsätzlich in Kauf zu nehmen und den Herzschlag mit Medikamenten oder einem Herzschrittmacher so zu kontrollieren, dass eine angemessene Herzschlagfolge erreicht und der Patient beschwerdefrei wird („Frequenzkontrolle“).

Neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen zufolge wird Vorhofflimmern häufig durch elektrische Entladungen in den mündungsnahen Abschnitten der Lungenvenen ausgelöst. Die Lungenvenen haben die Aufgabe, das Blut aus der Lunge in den linken Herzvorhof zu transportieren. Wenn die Lungenvenen unkontrolliert elektrische Impulse generieren und dadurch den regelmäßigen Sinusrhythmus des Herzens stören, können die Vorhöfe aus dem Rhythmus kommen und zum Flimmern angeregt werden. Bei anhaltendem Vorhofflimmern ist meist auch der linke Vorhof am Aufrechterhalten der Rhythmusstörung beteiligt: Im Vorhofgewebe selbst bilden sich spontane elektrische Impulse oder kreisende Erregungen aus.

Diese neu entdeckten Mechanismen machen es grundsätzlich denkbar, Vorhofflimmern durch eine sogenannte Katheterablation zu heilen. Dazu isoliert der Arzt die Lungenvenen vom Vorhof elektrisch, indem er sie ringförmig verödet. Infolgedessen können die elektrischen Entladungen der Lungenvenen nicht mehr auf den Vorhof übergehen. Es kann in wenigen Fällen zudem erforderlich sein, weiteres Herzmuskelgewebe mit dem Katheter zu veröden. Der Erfolg und die Sicherheit dieses Eingriffs ist entscheidend abhängig von der Anatomie, der Erfahrung und dem Geschick des Arztes und erfordert eine sehr präzise Führung des Katheters.

In der Abteilung für Kardiologie, Angiologie und Pneumologie der Medizinischen Universitätsklinik Heidelberg wird dieses hoch spezialisierte Verfahren bereits seit über fünf Jahren erfolgreich angewendet. Es eignet sich insbesondere für Patienten, die aufgrund des Vorhofflimmerns einem erheblichen Leidensdruck ausgesetzt und in ihrer Lebensqualität deutlich beeinträchtigt sind. Der Eingriff verspricht umso mehr Erfolg, je früher er erfolgt: Bei rechtzeitiger Katheterablation sind Heilungen in bis zu 80 Prozent der Fälle möglich.

Die Lungenvenen-Isolation erfolgt in der Heidelberger Universitätsklinik in einem eigens dafür eingerichteten Herzkatheterlabor: Unter Röntgenkontrolle werden über die Leistenvenen spezielle Katheter im Herzen des Patienten positioniert und die elektrische Herzerregung präzise gemessen. Auch dreidimensionale Navigationssysteme stehen bereit. Sie erlauben es, die Anatomie des linken Vorhofs exakt zu rekonstruieren und alle eingebrachten Katheter in Echtzeit darzustellen. Dies gewährleistet eine hervorragende anatomische Orientierung. Erst nach dieser dreidimensionalen Darstellung erfolgt die Ablation: Mithilfe eines Katheters, dessen Spitze mit Hochfrequenzstrom erwärmt wird, erfolgt die Verödung im gewünschten Herzareal exakt „Punkt für Punkt“. Die lokale Wärmeenergie lässt im elektrisch leitenden Herzmuskelgewebe eine umschriebene schützende Narbe entstehen. Die elektrischen Signale werden fortlaufend registriert, bis die Lungenvenen isoliert und das Vorhofflimmern beendet ist. Nach der Ablation ist es gelegentlich erforderlich, etwa drei Monate lang Medikamente einzunehmen, die elektrische Umbauvorgänge im Herzen günstig beeinflussen und den Erfolg der Ablation sichern.

Eine Alternative zur Hitzeverödung ist die Vereisung, auch „Cryoablation“ genannt. Mit ihr ist eine Lungenvenen-Isolation mit geringerem technischen Aufwand möglich. Zur Cryoablation wird ein spezieller „Cryo-Ballon“ (Durchmesser 28 mm) über den linken Vorhof in die Mündung der Lungenvenen eingeführt. Daraufhin wird ein Kühlmittel eingeleitet und die Temperatur im Ballon auf minus 40 Grad Celsius bis minus 60 Grad Celsius gesenkt. An den Kontaktflächen des Ballons gefriert das Gewebe der Lungenvenen und verliert dadurch seine elektrische Leitfähigkeit. Leider ist dieses noch neue Verfahren nicht für jeden Patienten geeignet: Die Kryoablation hat sich bislang vor allem bei Patienten als erfolgreich erwiesen, die unter einem anfallsartigen Vorhofflimmern leiden, deren Herz aber strukturell noch weitgehend gesund ist.
 

Seit Juli 2009 verfügt die Medizinische Universitätsklinik Heidelberg über ein robotergestütztes System, das es erlaubt, die Patienten noch besser zu versorgen. Mit diesem System ist es möglich, den in das Herz eingeführten Katheter sehr präzise zu steuern und auch schwer zugängliche Regionen des Herzens zu erreichen. Zusätzlich wird ein neues Röntgenverfahren eingesetzt, bei dem die Röntgenanlage in wenigen Sekunden um das Herz des Patienten rotiert. Der Computer erstellt aus den Aufnahmen ein dreidimensionales Bild des linken Vorhofs.

Ist es nicht möglich, das Vorhofflimmern durch eine Ablation zu beseitigen oder wird diese Methode vom Patienten nicht gewünscht, kann eine medikamentöse Behandlung erfolgen. Medikamente werden primär auch bei denjenigen Patienten eingesetzt, die keine nennenswerten Beschwerden haben oder das Vorhofflimmern gar nicht spüren. Grundsätzlich zielt auch die medikamentöse Therapie darauf ab, den normalen Sinusrhythmus des Herzens wieder herzustellen (Rhythmuskontrolle). Dazu verhelfen Wirkstoffe (vor allem sogenannte Antiarrhythmika), die die elektrischen Eigenschaften der Herzmuskelzellen so verändern, dass schnelle Erregungen nicht aufrechterhalten und weitergeleitet werden.

Große klinische Studien konnten indes keinen Überlebensvorteil durch eine antiarrhythmische Therapie für die Patienten beweisen. Alternativ zur Rhythmuskontrolle kommt deshalb auch die Frequenzkontrolle in Betracht, also der Versuch, die Herzfrequenz mit Medikamenten zu normalisieren. Für die Frequenzkontrolle kommen prinzipiell Betablocker, Calciumantagonisten oder Digitalis-Präparate in Frage. Sie verzögern die Leitungsgeschwindigkeit zwischen Herzvorkammern und Kammern und reduzieren so die Schlagfrequenz. Damit kann vielen Patienten ein weitgehend beschwerdefreies Leben ermöglicht werden.

Zusätzlich zur Kontrolle von Herzrhythmus beziehungsweise Herzfrequenz müssen häufig auch Medikamente eingesetzt werden, die einer drohenden Gerinnselbildung entgegenwirken. Das Risiko der Patienten, einen Schlaganfall zu erleiden (siehe Kasten), kann mit diesen Medikamenten gesenkt werden.
 

Die Einpflanzung eines Herzschrittmachers kommt dann in Frage, wenn Medikamente nicht ausreichend wirken, der Patient weiterhin erhebliche Beschwerden hat und eine Katheterablation nicht möglich ist. Einen Herzschrittmacher benötigen grundsätzlich Patienten, deren Herz zu langsam schlägt und die über Beschwerden wie Schwindel, Müdigkeit oder episodischen Bewusstseinsverlust klagen. Gerade ältere Patienten mit Vorhofflimmern weisen häufiger einen abnorm langsamen Herzschlag auf. Das Einsetzen eines Herzschrittmachers ist in diesen Fällen erforderlich, um eine angemessene Pulsfrequenz aufrecht zu erhalten. Eine dauerhaft infolge des Vorhofflimmerns überhöhte Pulsfrequenz schädigt den Herzmuskel und kann zu einer schweren Herzmuskelschwäche führen, die ihrerseits Ursache für lebensbedrohliche Rhythmusstörungen sein kann. Eine Schrittmachertherapie ist auch dann wirksam, wenn zusätzlich die elektrische Überleitung von den Vorhöfen auf die Herzkammern unterbrochen und  die Schlagrate des Herzens allein vom Herzschrittmacher bestimmt wird.

Wenn trotz angemessener medikamentöser Behandlung die Pumpfunktion des Herzens stark eingeschränkt bleibt, muss ein „Defibrillator“ eingepflanzt werden. Der Defibrillator (abgekürzt ICD = implantierbarer Cardioverter-Defibrillator) hat Schrittmacherfunktion, kann darüber hinaus aber auch lebensbedrohliche schnelle Herzrhythmusstörungen bis hin zum Kammerflimmern (das mit dem Herzstillstand endet) automatisch erkennen und beenden.

Ist nicht nur die Pumpfunktion des Herzens eingeschränkt, sondern auch die elektrischen Erregung in der linken Herzkammer verzögert (Linksschenkelblock), bedingt dies eine mangelnde Koordination der beiden Herzkammern. Davon betroffene Patienten haben häufig ausgeprägte Beschwerden wie Leistungsminderung und Luftnot. Hier kann die Herzfunktion durch die Implantation eines Schrittmachers, der beide Herzkammern stimuliert, oder eines Defibrillators verbessert und die Beschwerden gelindert werden.
 

Einige Patienten, die unter Vorhofflimmern leiden, können von einem elektronischen Herzschrittmacher profitieren: Er erzeugt die notwendigen elektrischen Reize und leitet sie über Elektroden zum Herzen. Die Behandlung erfolgt seit Jahren erfolgreich, weist aber Nachteile auf: Der dafür erforderliche chirurgische Eingriff ist mit Risiken verbunden und muss zudem regelmäßig wiederholt werden, um die erschöpfte Batterie auszutauschen.

In Zukunft könnten „biologische Herzschrittmacher“ auf Stammzellbasis die elektronischen Schrittmacher ersetzen. Wir möchten in Heidelberg diese neue Therapieform entwickeln. Dazu gilt es, aus Stammzellen spezialisierte Schrittmacherzellen zu züchten, die als biologische Herzschrittmacher in das kranke Herz eingebracht werden sollen. Zurzeit untersuchen wir in einem vorbereitenden Schritt spezielle Kanäle in der Membran der Schrittmacherzellen des Herzens. Durch diese Kanäle treten geladene Teilchen (Ionen) in die Schrittmacherzellen ein und wieder aus. Auf diese Weise wird der elektrische Herzschlag-Impuls reguliert. Wenn wir genau verstanden haben, wie diese „Schrittmacher-Kanäle“ arbeiten, wollen wir die Erbinformation für die Konstruktion dieser Kanäle in Stammzellen einbringen. Als Transporter, mit denen die Kanal-Gene übertragen werden sollen, dienen uns Viren (Adenoviren), die für Menschen ungefährlich sind. Die erfolgreich genetisch veränderten Stammzellen könnten mit einem Katheter unmittelbar in das kranke Herz implantiert werden. Die Hoffnung ist, dass die neuen Schrittmacherzellen im Herzen anwachsen und die erforderlichen elektrischen Impulse erzeugen.

Ein anderes zukünftiges Therapieverfahren basiert auf neuen Erkenntnissen zu den genetischen und molekularbiologischen Ursachen des Vorhofflimmerns. Es hat sich nämlich zwischenzeitlich herausgestellt, dass spezielle molekulare Umbauprozesse für den Übergang des anfallsartigen in ein anhaltendes Vorhofflimmern verantwortlich sind. Die molekularen Umbauarbeiten verändern die elektrischen Eigenschaften des Herzens auf mikroskopischer Ebene. Dieses „Remodeling“ steht im Mittelpunkt unseres wissenschaftlichen Interesses. Wir versuchen derzeit, diejenigen Gene und Proteine der Herzmuskelzelle zu entschlüsseln, die bei Vorhofflimmern vermehrt oder vermindert vorkommen. Auf diese Weise wollen wir neue molekulare Ziele für eine gerichtete medikamentöse Therapie des Vorhofflimmerns identifizieren. Verluste oder Defekte könnten auch mittels Gentherapie korrigiert werden, bei der die genetische Information für die fehlende oder defekte Struktur mit viralen Vehikeln in die krankhaft veränderte Herzmuskelzelle eingeschleust werden soll.

Die neuen Ansätze werden derzeit in Untersuchungen mit Tieren geprüft. Das ist die grundsätzliche Voraussetzung für die künftige Anwendung neuer Medikamente oder einer Gen- und Stammzelltherapie beim Menschen. Wir hoffen, das Vorhofflimmern damit heilen und unseren Patienten eine bessere Therapie gegen das Vorhofflimmern und seine schwerwiegenden Folgen anbieten zu können.

Vorhofflimmern erhöht das Schlaganfallrisiko

Vorhofflimmern kann weitreichende und bleibende Folgen haben: Bei circa 20 Prozent der Patienten wird das Herzmuskelgewebe im Laufe der Zeit bis hin zur chronischen Herzschwäche dauerhaft geschädigt. Infolge des Vorhofflimmerns können sich im Vorhof des Herzens auch Blutgerinnsel bilden, die über die Schlagadern in den Körperkreislauf gelangen. Verschließt das Gerinnsel eine Hirnschlagader, kommt es zum Schlaganfall: Etwa ein Fünftel aller Schlaganfälle – davon sind in Deutschland pro Jahr rund 40 000 Menschen betroffen – werden durch Vorhofflimmern verursacht.

Wie hoch das individuelle Schlaganfallrisiko eines Patienten mit Vorhofflimmern ist, hängt von seinen jeweiligen Risikofaktoren ab. Zu den Risikofaktoren zählen ein bereits abgelaufener Schlaganfall, höheres Alter (über 75 Jahre), Herzinsuffizienz, Bluthochdruck und Zuckerkrankheit („Diabetes“). Mit Medikamenten, die die Gerinnungsneigung des Blutes herabsetzen, lässt sich das Schlaganfallrisiko senken.

Prof. Dr. Hugo A. Katus ist Ärztlicher Direktor der Abteilung für Kardiologie, Angiologie und Pneumologie sowie Geschäftsführender Direktor der Medizinischen Universitätsklinik Heidelberg. Seine wissenschaftliche Ausbildung absolvierte er in Heidelberg und an der Harvard Medical School in Boston. Aus seinen  wissenschaftlichen Arbeiten ist der „Troponin-Assay“ hervorgegangen, der heute Goldstandard der klinisch-chemischen Herzinfarktdiagnostik ist. Zu seinen Forschungsschwerpunkten zählen darüber hinaus die genetische Ursache und molekulare Entstehung der Herzinsuffizienz, die Entwicklung einer kardialen Gen- und Stammzelltherapie sowie neue Herzschrittmacher- und Defibrillatorsysteme, Ablationstechniken und innovative bildgebende Verfahren.
Kontakt: sekretariat_katus@med.uni-heidelberg.de

Prof. Dr. Rüdiger Becker ist Leitender Oberarzt der Abteilung für Kardiologie, Angiologie und Pneumologie der Medizinischen Universitätsklinik Heidelberg und leitet die Arbeitsgruppe „Klinische Elektrophysiologie“. Das Vorhofflimmern steht im Mittelpunkt seiner klinischen und wissenschaftlichen Tätigkeit.
Kontakt: ruediger.becker@med.uni-heidelberg.de

Priv.-Doz. Dr. Dierk Thomas ist Facharzt in der Abteilung für Kardiologie, Angiologie und Pneumologie der Medizinischen Universitätsklinik Heidelberg und leitet die Arbeitsgruppe „Ionenkanäle und kardiovaskuläre Erkrankungen“. Sein Forschungsschwerpunkt ist die Funktion von elektrischen Leiterproteinen (Ionenkanälen) bei der Entstehung und Therapie von Herzrhythmusstörungen. Für seine Arbeiten wurde Dierk Thomas unter anderem mit dem Klaus-Georg und Sigrid Hengstberger Preis der Universität Heidelberg ausgezeichnet.
Kontakt: dierk.thomas@med.uni-heidelberg.de