Herzkrankheiten aufspüren: Biomarker und ihre Bedeutung
Die Früherkennung und präzise Diagnose von Herzerkrankungen sind entscheidend für den Behandlungserfolg. In diesem Zusammenhang gewinnen Biomarker zunehmend an Bedeutung. Ihr Vorteil liegt darin, dass sie Hinweise auf spezifische Krankheitsbilder frühzeitig liefern und damit zielgerichtete Therapien unterstützen. Zudem können Biomarker der Kardiologie Informationen liefern, um bildgebende Verfahren zu optimieren und die Aussagekraft der radiologischen Diagnostik zu verbessern.
Was sind Biomarker?
Wichtige Fakten auf einen Blick:
- Als Biomarker werden Hormone, Eiweiße oder Stoffwechselprodukte bezeichnet, die auf Pathologien hindeuten.
- Die Biomarker lassen sich zum überwiegenden Teil in Laboruntersuchungen messen.
- Häufig werden in der Medizin verschiedene Biomarker zur besseren Beurteilung miteinander kombiniert.
Als Biomarker oder biologische Marker werden verschiedene messbare Indikatoren für biologische Prozesse oder Erkrankungen bezeichnet. In vielen Fällen handelt es sich um Parameter, die sich aus Blutproben ergeben. Aber auch spezielle radiologische Muster kommen als Biomarker infrage.
Mit deren Hilfe lassen sich pathologische Veränderungen oder Reaktionen auf Therapien objektiv erfassen. Typische Biomarker, die Informationen zur Herzgesundheit liefern, sind:
- Proteine/Enzyme wie Troponin,
- Hormone (die in bestimmten Situationen ausgeschüttet werden),
- Entzündungsmarker (einer der bekanntesten ist CRP),
- Gene bzw. Fragmente (RNA/microRNA),
- Metabolite (Stoffwechselprodukte, die bei krankhaften Veränderungen entstehen).
Die verschiedenen Biomarker können generalisiert (ohne einen Hinweis auf die konkrete Grunderkrankung) oder mit einer hohen Spezifität auf Pathologien hinweisen. Beispielsweise deutet ein erhöhter CRP-Spiegel allgemein auf eine Entzündung hin, während die Erniedrigung der MICRA-Konzentration Hinweise auf das Risiko für Herzschwäche nach einem Infarkt liefert.
Aufgrund der Aussagen und Informationen, die sich anhand der Biomarker ablesen lassen, haben sie wichtige klinische Funktionen für:
- Früherkennung und Screening,
- Diagnostik/Differenzialdiagnostik,
- die Verlaufskontrolle von Krankheiten und den Erfolg von Therapien sowie
- die Prognose einer Erkrankung.
Biomarker für einen Herzinfarkt und eine daraus entstehende Herzinsuffizienz
In der Diagnostik des Herzinfarkts spielt Troponin als Biomarker eine wichtige Rolle. Erhöhte Werte deuten auf einen Herzinfarkt hin und liefern Hinweise auf eine Schädigung des Herzmuskels. Die Medizin nutzt den Biomarker inzwischen in Form hochsensitiver Troponin-Tests (zur Bestimmung auch sehr niedriger Grenzwerte) in der Herzinfarktdiagnostik, um einen etwaigen medizinischen Notfall schnell und genau identifizieren zu können.
Radiologisch ist ein erhöhter Troponin-Wert insofern relevant, als dass sich hieraus die Indikation für eine bildgebende Diagnostik mittels Angiographie oder Kardio-Magnetresonanztomographie (Kardio-MRT) ergeben kann. Ein weiterer interessanter Biomarker ist CCN1 (Biomarker Cellular Communication Network Factor 1), der nach einem Herzinfarkt in hoher Konzentration im Blutserum zu finden ist.
Untersuchungen konnten den Marker auch im Gewebe der Blutgerinnsel finden. Möglicherweise bietet sich CCN1 auch als zusätzlicher Hinweisgeber bei der Einschätzung des Risikos eines wiederholten Infarkts an.
Neben der akuten Symptomatik, die ein Herzinfarkt auslöst, besteht bei einem Teil der Patienten das Risiko einer Herzschwäche. Diese Insuffizienz tritt mitunter bereits nach wenigen Monaten auf. Für die Risikobewertung haben Forscher aus Luxemburg vor einigen Jahren mit MICRA (Myocardial Infarction-associated Circular RNA) einen prognostischen Biomarker identifiziert [1]. Im Rahmen der Biomarker-Untersuchung wird für die zirkuläre RNA (Ribonucleic Acid oder Ribonukleinsäure) eine verminderte Konzentration als Hinweis auf ein erhöhtes Insuffizienzrisiko gewertet.
Koronare Herzkrankheit
Die koronare Herzkrankheit (KHK) ist eine häufig auftretende Herzerkrankung. Bei der diagnostischen Bewertung des klinischen Bilds haben verschiedene Biomarker wie hochsensitives Troponin, C-reaktives Protein (CRP, Anzeiger für Entzündungen) und natriuretische Peptide (Botenstoffe, die von Gewebe wie dem Herzmuskel, ausgeschüttet werden) eine zentrale Funktion.
Troponin zeigt auch hier myokardiale Schäden an und unterstützt eine frühzeitige Intervention. CRP als Entzündungsmarker ergänzt die radiologische Diagnostik durch Hinweise auf ein bestehendes KHK-Risiko. Eine Erhöhung dieses Biomarkers kann als Anlass verstanden werden, eine umfassende Diagnostik einzuleiten – unter anderem mit bildgebenden Verfahren wie der Angiographie.
Die natriuretischen Peptide (Botenstoffe zur Regulation des Wasser-Elektrolyt-Haushalts) erlauben Rückschlüsse auf die kardiale Belastung des Herzens, sind aber keine exklusiven Biomarker für das Vorliegen bestimmter Erkrankungen wie einer KHK oder der Herzinsuffizienz. Allerdings kann die Kombination der verschiedenen Marker dahingehend Informationen zur Verfügung stellen, ob mit bildgebenden Verfahren die Herzfunktion genauer zu überprüfen ist.
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Herzinsuffizienz
Die Herzinsuffizienz (auch Herzschwäche) ist ein pathologischer Zustand, in dem das Organ nicht mehr in der Lage ist, eine regelgerechte Pumpleistung zu erreichen. Als Biomarker sind hier unter anderem die natriuretischen Peptide (NT-proBNP) relevant. Diese Marker schüttet das Herz zwar auch bei körperlicher Anstrengung aus. Durch die Korrelation mit den Rahmenbedingungen lassen sich aber Hinweise auf eine irreguläre Belastung des Herzens ablesen. Bei Personen mit sonst unauffälligen Vitalparametern kann ein hoher NT-proBNP-Spiegel auf eine Herzinsuffizienz hindeuten.
Ein weiterer Biomarker ist ST2 (bzw. die lösliche Form sST2) aus der Interleukin-1-Rezeptor-Proteinfamilie. Dieser deutet auf Fibrosen (Gewebeveränderung) des Herzmuskels hin und ist bei Herzinsuffizienz erhöht. Gemeinsam mit dem NT-proBNP-Spiegel hat der Marker prognostischen Wert, da er bei einer Erhöhung auf ein erhöhtes Hospitalisierungs- und Mortalitätsrisiko hinweist.
Für eine umfassende Diagnostik der Herzinsuffizienz setzt die Radiologie auf das Röntgen des Brustraums (Thorax), die Echokardiographie oder das Kardio-MRT. Zusätzlich kann mithilfe einer Herzszintigraphie die Durchblutung des Herzmuskels mittels Bildgebung überprüft werden.
Myokarditis und Kardiomyopathien
Bei der Diagnostik der Myokarditis (Entzündung des Herzmuskels) werden als Biomarker unter anderem Troponin und CRP verwendet. Diese weisen in den Laborwerten auf eine vorliegende akute Schädigung des Herzmuskels und Entzündungsvorgänge hin. Vom prognostischen Standpunkt aus betrachtet, kann Interleukin-6 (IL-6, Signalstoff des Immunsystems mit entzündungsmodulierender Wirkung) als Marker in Betracht gezogen werden, da – Studien zufolge – eine hohe Ausschüttung eine Myokarditis verschlimmert [2]. Im Rahmen einer Kardio-MRT lassen sich Anzeichen von Nekrosen oder Fibrosen im Zuge des Late-Gadolinium-Enhancement (LGE) identifizieren.
Kardiomyopathien sind Erkrankungen des Herzmuskels, für deren Diagnose Biomarker relevant sind – wie die natriuretischen Peptide als Anzeiger für die myokardiale Belastung. Prognostisch hinsichtlich eines terminalen (tödlichen) Verlaufs wurde in Studien CCN1 als möglicher Marker für die dilatative Kardiomyopathie identifiziert. Andere Untersuchungen deuten bezüglich der infiltrativen Kardiomyopathie auf eine Aussagekraft des Troponin-Spiegels hin [3]. Für einige Varianten dieser Erkrankung lassen sich demnach deutliche Erhöhungen erkennen.
Fazit: Biomarker und bildgebende Verfahren gehen zunehmend Hand-in-Hand
Herzerkrankungen bleiben oft lange unerkannt, da sie in der Anfangsphase nur wenige spezifische Krankheitszeichen verursachen oder komplett asymptomatisch verlaufen. Damit erfolgt der Arztbesuch teilweise erst sehr spät. Biomarker, die im Blut untersucht werden, zeigen allerdings schon früher Fibrosen oder Entzündungen an. So können unter Umständen bereits Verdachtsdiagnosen ermöglicht werden. Differenzialdiagnostisch kann das Herz dann mittels Magnetresonanztomographie (MRT), Szintigraphien oder einer Computertomographie (CT) genauer untersucht werden.
FAQ zu Biomarkern bei Herzuntersuchungen: Die wichtigsten Fragen und Antworten
Lässt sich mit Biomarkern jede Herzerkrankung diagnostizieren?
Nein, in der Diagnostik greifen verschiedene Diagnosewege ineinander. Viele Biomarker rund ums Herz liefern zwar Hinweise auf Entzündungen oder Gewebeveränderungen, zeigen aber nicht deren spezifische Ursache an.
Messen Ärzte bei jeder Blutuntersuchung die Biomarker?
In der Regel werden Blutuntersuchungen nur beim Vorliegen bestimmter Anhaltspunkte durchgeführt. Was Ärzte – auch im Hausarztbereich – oft bestimmen, sind Entzündungsmarker. Deuten klinische Zeichen auf eine Beteiligung des Herzens hin, werden entsprechende Untersuchungen veranlasst.
Wie geht es bei irregulären Werten der Biomarker weiter?
Sofern der Arzt im Laborbericht einen oder mehrere Biomarker mit einem positiven Befund erkennt, wird sich eine weiterführende Diagnostik anschließen, in der bildgebende Verfahren der Radiologie und Nuklearmedizin eine wichtige Rolle spielen.
[1] Vausort, M, Salgado-Somoza, A, Zhang, L. et al. Myocardial Infarction-Associated Circular RNA Predicting Left Ventricular Dysfunction. JACC. 2016 Sep, 68 (11) 1247–1248. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2016.06.040
[2] Toru Tanaka, Tsugiyasu Kanda, Bruce M. McManus, Hiroyoshi Kanai, Hideo Akiyama, Kenichi Sekiguchi, Tomoyuki Yokoyama, Masahiko Kurabayashi: Overexpression of Interleukin-6 Aggravates Viral Myocarditis: Impaired Increase in Tumor Necrosis Factor-α, Journal of Molecular and Cellular Cardiology, Volume 33, Issue 9, 2001, Pages 1627-1635, ISSN 0022-2828,
[3] Eschenhagen T, Kirchhof P. Kardiale Biomarker und ihre klinische Bedeutung [Cardiac biomarkers and their clinical relevance]. Dtsch Med Wochenschr. 2023 May;148(10):605-609. German. doi: 10.1055/a-1949-1873. Epub 2023 Apr 27. PMID: 37105188.
