Hintergrund: Terminale Herzinsuffizienz wird metabolisch häufig als „engine out of fuel“ charakterisiert und ist durch eine gestörte mitochondriale Redox-Balance und eine Depletion energiereicher Substrate in Kardiomyozyten gekennzeichnet. Ein dauerhaftes Unloading mittels Linksherzunterstützungssystem (LVAD) kann zur funktionellen Erholung des Myokards beitragen, möglicherweise vermittelt durch eine metabolische Erholung.
Hypothese: Ein dauerhaftes linksventrikuläres Unloading mittels LVAD führt zu einer Erholung des mitochondrialen Stoffwechsels, konkret der mitochondrialen Redox-Balance (ratio NADH/NAD+) sowie der Konzentration der Substrate des Citratzyklus.
Methoden: Wir rekrutierten prospektiv Patient:innen mit terminaler Herzinsuffizienz und geplanter LVAD-Implantation. Die Studie wurde vom lokalen Ethikkomitee genehmigt. Es wurde sequentiell Gewebe des linksventikulären Apex asserviert, zunächst bei LVAD-Implantation und später bei einer Herztransplantation (HTX). Bei der HTX wurde Gewebe mehr als 2cm entfernt von der LVAD-Narbe entnommen. Es erfolgten Metabolomicsanalysen mittels Ultra-High Performance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry (UHPLC-HRMS). Die NADH/NAD+-Ratio wurde fluorometrisch bestimmt.
Ergebnisse: Es wurden Sequenzproben von 17 Patient:innen in die Analysen eingeschlossen. Das mediane Alter zum LVAD-Zeitpunkt war 55 Jahre (IQR 47-61), 82% waren Männer. Die LVAD-Unterstützungsdauer betrug im Median 251 Tage (IQR 112-415). Die mitochondriale Redoxbalance verschob sich vom LVAD- zum HTX-Zeitpunkt hin zu einem reduzierteren, insofern energetisch günstigeren Niveau (NADH/NAD+ HTX vs. LVAD 3,2±0,4 vs. 1,4±0,7, p=0,03). UHPLC-HRMS basierte Metabolitenprofile zeigten nach LVAD-Unloading deutlich höhere Konzentration von energiereichen Substraten des Citratzyklus, insbesondere von Citrat, Succinat und Fumarat. Der Unloading-induzierte erneute Aufbau des Citratzyklusmetabolitenpools war bei Patient:innen mit dilatativer Kardiomyopathie deutlich ausgeprägter als bei zugrundeliegender koronarer Herzerkrankung.
Schlussfolgerung: Dauerhaftes linksventrikuläres Unloading mittels LVAD optimiert die mitochondriale Redox-Balance und führt zu einem erneuten Aufbau energiereicher Citratzyklusintermediäre. Diese metabolische Erholung war bei dilatativer Kardiomyopathie am ausgeprägtesten.
