Cardiac fibroblasts

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Abstract
Fibrotic areas in cardiac muscle—be it in ventricular or atrial tissue—are considered as obstacles for conduction of the excitatory wave and can therefore facilitate re-entry, which may contribute to the sustenance of cardiac arrhythmias. Persistence of one of the most frequent arrhythmias, atrial fibrillation (AF), is accompanied by enhanced atrial fibrosis. Any kind of myocardial perturbation, whether via mechanical stress or ischemic damage, inflammation, or irregular and high-frequency electrical activity, activates fibroblasts. This leads to the secretion of paracrine factors and extracellular matrix proteins, especially collagen, and to the differentiation of fibroblasts into myofibroblasts. Excessive collagen production is the hallmark of fibrosis and impairs regular impulse propagation. In addition, direct electrical coupling between cardiomyocytes and nonmyocytes, such as fibroblasts and macrophages, via gap junctions affects conduction. Although fibroblasts are not electrically excitable, they express functional ion channels, in particular K+ channels and mechanosensitive channels, some of which could be involved in tissue remodeling. Here, we briefly review these aspects with special reference to AF. Fibrotische Myokardbereiche – in den Herzkammern wie auch in den Vorhöfen – stellen ein Hindernis für die Erregungsausbreitung dar, sie können deshalb kreisende Erregungen („re-entry“) fördern und so zum Aufrechterhalten von Herzrhythmusstörungen beitragen. Die Chronifizierung einer der häufigsten Arrhythmien, des Vorhofflimmerns, ist assoziiert mit atrialer Fibrose. Jede Art von kardialer Schädigung – etwa durch Ischämie, Entzündung oder hochfrequente, irreguläre elektrische und mechanische Aktivierung wie z. B. beim Vorhofflimmern – transformiert Fibroblasten in ihre aktivierte Form. Dies führt zur Sekretion parakriner Faktoren und extrazellulärer Matrixproteine, insbesondere Kollagen, und zur Differenzierung von Fibroblasten in Myofibroblasten. Das Hauptmerkmal der Fibrose ist eine gesteigerte Kollagenproduktion, die die reguläre Erregungsausbreitung beeinträchtigt. Nichtmuskelzellen, wie Fibroblasten oder Makrophagen, können außerdem durch direkte Kontakte zu Kardiomyozyten über „gap junctions“ einen modulierenden Einfluss auf die Erregungsleitung nehmen. Obwohl sie selbst nicht elektrisch aktiv sind, exprimieren Fibroblasten eine Reihe von Ionenkanälen, insbesondere K+-Kanäle und mechanosensitive Kanäle, von denen einige möglicherweise am strukturellen Umbau des Myokards beteiligt sind. In dem vorliegenden kurzen Übersichtsartikel werden diese Aspekte im Zusammenhang mit Vorhofflimmern diskutiert.

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