Forschung

AG PD Dr. Karsten Grote: Experimentelle Kardiologie

Das Grundlagenforschungslabor der Klinik für Kardiologie beschäftigt sich hauptsächlich mit den zugrundeliegenden pathophysiologischen Mechanismen zur Entstehung und zum Fortschreiten der Atherosklerose. Durch die regelmäßige Betreuung von Bachelor-, Master- und Doktorarbeiten sowie Vorlesungen zum Thema Atherosklerose und koronare Herzkrankheit im Studiengang Humanmedizin und Humanbiologie sind wir maßgeblich in die Forschung und Lehre der Philipps-Universität Marburg eingebunden. Sowohl intern als auch extern ist unser Labor durch zahlreiche Kooperationen zu anderen Arbeitsgruppen wissenschaftlich gut vernetzt.

Als ein chronischer Entzündungsprozess der arteriellen Gefäßwand ist die Atherosklerose multifaktoriell bedingt und stellt den hauptsächlichen Grund für Herzinfarkt und Schlaganfall dar. In diesem Zusammenhang untersuchen wir verschiedensten Fragestellungen zur vaskulären Entzündung (Inflammation) und den damit einhergehenden Gefäßveränderungen (Gefäßremodeling). Ein weiterer Schwerpunkt unseres Labors ist die translationale Forschung, bei der wir die umfangreichen Patientenproben aus der Biobank der Klinik für Kardiologie nutzen. Neben verschiedenen experimentellen Krankheitsmodellen umfasst unser Methodenspektrum molekularbiologische und biochemische Methoden, immunhistochemische Färbungen, FACS-Analysen, miRNA-Analysen und vieles mehr. Unser Labor im Biomedizinischen Forschungszentrum (BMFZ) ist dementsprechend ausgestattet und liegt in unmittelbarer Nähe der Core-Facilities, die wir regelmäßig nutzen.

Das Ziel unseres Labors ist es, die pathophysiologischen Prozesse der Atherosklerose noch tiefgreifender zu verstehen, um zukünftig bei Patienten eine verbesserte Therapie der Atherosklerose – als die zugrundeliegende Gefäßerkrankung für Herzinfarkt und Schlaganfall – zu ermöglichen.

Publikationen

Originalarbeiten

1. Oberoi R, Vlacil AK, Schuett J, Schösser F, Schuett H, Tietge UJF, Schieffer B, Grote K. Anti-tumor necrosis factor-α therapy increases plaque burden in a mouse model of experimental atherosclerosis. Atherosclerosis. 2018 Oct;277:80-89.

2. Schuett J, Schuett H, Oberoi R, Koch AK, Pretzer S, Luchtefeld M, Schieffer B, Grote K. NADPH oxidase NOX2 mediates TLR2/6-dependent release of GM-CSF from endothelial cells. FASEB J. 2017 Jun;31(6):2612-2624.

3. Markus B, Grote K, Worsch M, Parviz B, Boening A, Schieffer B, Parahuleva MS. Differential Expression of MicroRNAs in Endarterectomy Specimens Taken from Patients with Asymptomatic and Symptomatic Carotid Plaques. PLoS One. 2016 Sep 15;11(9):e0161632.

4. Oberoi R, Schuett J, Schuett H, Koch AK, Luchtefeld M, Grote K*, Schieffer B*. Targeting Tumor Necrosis Factor-α with Adalimumab: Effects on Endothelial Activation and Monocyte Adhesion. PLoS One. 2016 Jul 28;11(7):e0160145. *equally contributing last authors

5. Oberoi R, Bogalle EP, Matthes LA, Schuett H, Koch AK, Grote K, Schieffer B, Schuett J, Luchtefeld M. Lipocalin (LCN) 2 Mediates Pro-Atherosclerotic Processes and Is Elevated in Patients with Coronary Artery Disease. PLoS One. 2015 Sep 14;10(9):e0137924. (IF=4.4)

 

Übersichten, Buchbeiträge

1. Vlacil AK, Schuett J, Schieffer B, Grote K. Variety matters: Diverse functions of monocyte subtypes in vascular inflammation and atherogenesis. Vascul Pharmacol. 2018 Dec 12. pii: S1537-1891(18)30147-2.

2. Grote K, Schuett J, Schuett H, Schieffer B. Chapter: Toll-Like Receptors in Angiogenesis. Biochemical Basis and Therapeutic Implications of Angiogenesis, Springer Nature 2017 Aug;37-58.

 

AG Frau Prof. Dr. Birgit Markus: Klinisch-experimentelle Forschung

Forschungsschwerpunkte
Inflammatorische Prozesse spielen eine zentrale Rolle in der Entstehung und Progression kardiovaskulärer Erkrankungen – von der Arteriosklerose über den kardiogenen Schock bis hin zum Post-Cardiac-Arrest-Syndrom (PCAS) nach erfolgreicher Reanimation. Je nach Pathologie unterscheiden sich die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen sowie deren klinische Manifestationen.

Unsere Arbeitsgruppe widmet sich der Erforschung dieser Mechanismen mit folgenden Schwerpunkten:

1. Arteriosklerose und vaskuläre Inflammation
   • Analyse regulatorischer Netzwerke, die endotheliale Dysfunktion, inflammatorische Zellinfiltration, Lipidakkumulation und fibrotische Umbauprozesse steuern.
   • Untersuchung der Rolle von Transkriptionsfaktoren und nicht-kodierenden RNAs (z. B. microRNAs) als Schlüsselregulatoren der Krankheitsentwicklung.
   • Identifikation differenziell exprimierter Monozytensubpopulationen in verschiedenen Stadien der koronaren Herzkrankheit und Karotisstenose.
   • Nachweis inflammatorischer Marker, die zugleich potenzielle therapeutische Zielstrukturen darstellen.
2. Kardiogener Schock und Post-Cardiac-Arrest-Syndrom (PCAS)
   • Erforschung der Mechanismen endothelialer Dysfunktion, Hämodynamik und Organprotektion im Schockgeschehen und nach Reanimation.
   • Analyse der Effekte mechanischer Kreislaufunterstützungssysteme.
   • Charakterisierung der pathophysiologischen Mechanismen des Capillary Leakage im Rahmen des PCAS und Entwicklung neuer Strategien zur Prävention entzündungsinduzierter Gefäß- und Organschäden.
3. Postvirale Inflammation und immunologische Dysregulation
   • Untersuchung langfristiger Veränderungen des Immunsystems nach viralen Infektionen.
   • Analyse der Mechanismen, die zur Entwicklung chronischer Entzündungen und autoimmuner Reaktionen beitragen.
   • Ziel: Identifikation therapeutischer Zielstrukturen zur Prävention postviraler Komplikationen.
   • Diese Arbeiten sind eingebettet u.a. in das vom BMG geförderte Forschungs-projekt PROGRESS
4. Definition und bedarfsgerechte Anpassung von Versorgungsstrukturen und Translation in die klinische Praxis
   • Analyse von Versorgungspfaden bei akuten und chronischen Erkrankungen, u. a. Herzinsuffizienz und postinfektiösen Syndromen (z. B. LongCOVID).
   • Entwicklung intersektoraler, integrierter Versorgungsstrategien unter Berücksichtigung regionaler, ökonomischer und sozioökonomischer Faktoren.
   • Schaffung neuer Ansätze für eine nachhaltige und bedarfsgerechte Patientenversorgung u.a. im Rahmen des vom Land Hessen (EFRE-Programm) geförderten Projekts Symptom AI.

Ziel unserer Forschung ist es, ein besseres Verständnis inflammatorischer Mechanismen in kardiovaskulären und postviralen Krankheitsbildern zu gewinnen, um daraus neue präventive, diagnostische und therapeutische Strategien zu entwickeln und das klinische Outcome betroffener Patientinnen und Patienten nachhaltig zu verbessern.

Publikationen

1. Markus B, Grote K, Worsch M, Parviz B, Boening A, Schieffer B, Parahuleva MS: Differential Expression of MicroRNAs in Endarterectomy Specimens Taken from Patients with Asymptomatic and Symptomatic Carotid Plaques. PLoS One. 2016, 15;11(9):e0161632.

2. Markus B, Patsalis N, Chatzis G, Luesebrink U, Ahrens H, Schieffer B, Karatolios K: Impact of microaxillar mechanical left ventricular support on renal resistive index in patients with cardiogenic shock after myocardial infarction: a pilot trial to predict renal organ dysfunction in cardiogenic shock. Eur Heart J Acute Cardiovasc Care. 2019,n 2048872619860218.

3. Witten A, Martens L, Schäfer AC, Troidl Ch, Pankuweit S, Vlacil AK, Oberoi R, Schieffer B, Grote K, Stoll M, Markus B. Monocyte subpopulation profiling indicates CDK6-derived cell differentiation and identifies subpopulation-specific miRNA expression sets in acute and stable coronary artery disease. Sci Rep 12:5589, 2022.

4. Speer SL,  Wolf J, Herrera-Rivero M, Martens L, Chasan AI, Witten A, Stoll M, Markus B, Schieffer B, Vogl T, Roth J, Fehler O. C/EBPδ-induced epigenetic changes control the dynamic gene transcription of alarmins S100A8 and S100A9. 2022 May 11;11:e75594.

5. Patsalis N, Kreutz J, Chatzis G, Fichera CF, Syntila S, Choukeir M, Griewing S, Schieffer B, Markus B. Discussion of hemodynamic optimization strategies and the canonical understanding of hemodynamics during biventricular mechanical support in cardiogenic shock: does the flow balance make the difference? Clin Res Cardiol. 2024 Apr;113(4):602-611.

6. Markus B, Patsalis N, Müller C, Chatzis G, Möller L, Rupa R, Viniol S, Betz S, Schieffer B, Kreutz J. Early goal-directed management after out-of-hospital cardiac arrest: lessons from a certified Cardiac Arrest Centre. Eur Heart J Qual Care Clin Outcomes. 2024 May 3:qcae032.

7. Kreutz J, Bamberger J, Harbaum L, Mihali K, Chatzis G, Patsalis N, Ben Amar M, Syntila S, Hirsch MC, Lechner F, Schieffer B, Markus B. Evaluation of machine learning models for personalized prediction of benefit from temporary mechanical circulatory support after out-of-hospital cardiac arrest. Eur Heart J Digit Health. 2025 Jul 18;6(5):979-988. 

 

AG Frau Prof. Dr. Pankuweit: Molekulardiagnostik und klinische Studien

Als eines von nur drei Laboren in Deutschland halten wir am Standort Marburg des UKGM das gesamte methodische Spektrum zur Diagnostik von Patienten mit möglichen viralen oder entzündlichen Herzmuskelerkrankungen vor. 

Bei bestehendem Verdacht auf eine entzündliche Herzmuskelerkrankung gilt die Endomyokardbiopsie als Goldstandard in der Diagnostik.

Nur die immunhistologische und molekularbiologische Aufarbeitung der Biopsien ermöglicht eine ätiologische Abklärung auch bezüglich anderer Herzerkranukungen wie der Amyloidose oder des Morbus Fabry.

Nur diese ätiologische Abklärung rechtfertigt ggfs. eine spezifische Therapieeinleitung wie z. B. eine immunsuppressive Therapie bei der Sarkoidose, einer Riesenzell- oder eosinophilen Myokarditis.

Nur bei Patienten mit bioptisch gesicherter virusnegativer lymphozytärer Myokarditis kann eine immunsuppressive Therapie diskutiert werden.

Die immunhistologische und molekularbiologische Aufarbeitung der Biopsien im kardiologisch-immunologischen Labor des UKGM Marburg erfolgt innerhalb weniger Tage und führt zur schnellen Diagnosestellung. Die schriftlichen Befunde mit Bilddokumentation werden umgehend mit den einsendenden Kliniken im klinischen Kontext auch bezüglich möglicher weiterer Therapieeinleitung kommuniziert und diskutiert.

Weitere Informationen zur Kontaktaufnahme, den Einsendeformalitäten- und Möglichkeiten finden Sie unter folgendem link: 

Info zum Untersuchungsantrag
Untersuchungsantrag Spezialroutine kardiologisch-immunologisches Labor 

 

Klinische Studien:

Unsere Studienzentrale mit angeschlossenem Labor zur Bearbeitung, Versendung und Archivierung klinischer Proben im Rahmen von Studien unterstützt die Ärztinnen und Ärzte bei Vertragserstellung, Ethikantragstellung, Planung und Durchführung klinischer Studien und stellt damit die wichtige Infrastruktur zur Verfügung, die die sorgfältige Durchführung von IIT’s oder firmenunterstützten Studien benötigt.

Referenzen:

Caforio AL, Pankuweit S, Arbustini E, Basso C, Gimeno-Blanes J, Felix SB, Fu M, Heliö T, Heymans S, Jahns R, Klingel K, Linhart A, Maisch B, McKenna W, Mogensen J, Pinto YM, Ristic A, Schultheiss HP, Seggewiss H, Tavazzi L, Thiene G, Yilmaz A, Charron P, Elliott PM. Current state of knowledge on aetiology, diagnosis, management, and therapy of myocarditis: a position statement of the European Society of Cardiology Working Group on Myocardial and Pericardial Diseases; European Society of Cardiology Working Group on Myocardial and Pericardial Diseases. Eur Heart J. 2013 Sep;34(33):2636-48, 2648a-2648d. doi: 10.1093/eurheartj/eht210).