Professor Alfred Nordheim: ischämischen Retinopathie - Missbildungen der Blutgefäße

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Wenn glatten Muskelzellen die Kraft fehlt

Team der Universität Tübingen entdeckt an Mäusen, wie es zu Missbildungen der Blutgefäße kommen kann – Neue Einblicke in bestimmte Netzhauterkrankungen des Auges

• Das Herz pumpt Blut durch das Gefäßsystem und versorgt die Zellen mit Sauerstoff und Energie. 

• Die Feinregulierung des Blutflusses übernehmen glatte Muskelzellen in den Gefäßen. 

Wenn sie ihre Aufgabe nicht erfüllen können, kann es zu Fehlbildungen und Erweiterungen des Blutgefäßsystems kommen. 

Das hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Alfred Nordheim vom Interfakultären Institut für Zellbiologie der Universität Tübingen gemeinsam mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Tübingen, Münster und dem schwedischen Uppsala im Tierversuch herausgefunden. Die neuen Studienergebnisse, die in der Fachzeitschrift Circulation Research veröffentlicht wurden, ließen sich experimentell auf ein Modell für eine bestimmte Netzhauterkrankung des Auges bei Frühgeborenen übertragen. Hier liefern die Studienergebnisse einen potenziellen Ansatz zu neuen Behandlungsmöglichkeiten.

• In den arteriellen und venösen Blutgefäßen regeln glatte Muskelzellen durch gezieltes Zusammenziehen und Entspannen, wo mehr und wo weniger Blut hinfließt. 

• Sie geben dem Gefäßnetzwerk außerdem die nötige Festigkeit, um dem Blutdruck standzuhalten. 

Im Experiment haben Alfred Nord-heim und sein Team in Mäusen das Gen für den sogenannten Serum-Response-Faktor (SRF) inaktiviert, der das Kontraktionsvermögen der Zellen maßgeblich reguliert. „Das führte zu einer deutlichen Erweiterung der Blutgefäße und zu Gefäßmissbildungen“, berichtete Nordheim.

Verminderte Durchblutung

Bei den Missbildungen handele es sich um Direktverbindungen zwischen Arterien und Venen, erklärte der Forscher. „Die Arterien nehmen eine Abkürzung zu den Venen und umgehen dabei kleinste Mikrogefäße. Ähnliche Missbildungen sind auch bei bestimmten seltenen Blutgefäßkrankheiten beim Menschen bekannt. Unser Team konnte zeigen, dass durch solche Abkürzungen das umliegende Gewebe nur noch vermindert durchblutet wird.“ Durch die fehlende Festigkeit der glatten Muskelzellen sei es sogar teilweise zu Brüchen in den Gefäßen gekommen.

Gedankensprung zu einer weiteren Erkrankung

„Das neu gewonnene Wissen brachte uns außerdem auf die Spur einer ganz anderen Erkrankung, der sogenannten ischämischen Retinopathie. 

Das ist eine Netzhauterkrankung des Auges bei Frühgeborenen, die im schlimmsten Fall zur Erblindung führen kann“, berichtet der Erstautor der Studie Dr. Michael Orlich von der Universität Uppsala. 

Durch eine Überreaktion beim Wachstum der Blutgefäße komme es dabei zu krankhaften Veränderungen bestimmter Zellen, der Perizyten. 

„Die krankhaften Perizyten produzieren dabei unter anderem, ähnlich wie die glatten Muskelzellen, kon-traktile Proteine“, erklärt Orlich. „Wir hatten nun erwartet, dass der Serum-Response-Faktor auch hier eine wichtige Rolle spielt. Außerdem nahmen wir anr, dass sich die Symptome der Netzhauterkrankung bessern, wenn die Überreaktion der Perizyten gedämpft wird.“

Seine Annahmen überprüfte das Forschungsteam experimentell an Mäusen, bei denen eine Erkrankung vergleichbar mit der ischämischen Retinopathie ausgelöst wurde.

 „Als wir den Serum-Response-Faktor in den Perizyten dieser Mäuse gezielt ausschalteten, nahmen die Krankheitssymptome ab“, fasst Orlich die Ergebnisse zusammen. 

So habe man einen potenziellen Ansatz für neue Behandlungsmöglichkeiten der ischämischen Retinopathien beim Menschen gewonnen.

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Dr. Michael Orlich
Universität Uppsala, Schweden
Abteilung für Immunologie, Genetik und Pathologie
michael.orlich[at]igp.uu.se

Prof. Dr. Alfred Nordheim
Universität Tübingen
Interfakultäres Institut für Zellbiologie
Telefon +49 7071 29-78897
alfred.nordheim[at]uni-tuebingen.de 

Dr. Karl Guido Rijkhoek Eberhard Karls Universität Tübingen

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72074 Tübingen
Deutschland
Baden-Württemberg

Dr. Karl Guido Rijkhoek
Telefon: 07071 / 29 -767 88
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Originalpublikation:

Michael M. Orlich, Rodrigo Diéguez-Hurtado, Regine Muehlfriedel, Vithiyanjali Sothilingam, Hartwig Wolburg, Cansu Ebru Oender, Pascal Woelffing, Christer Betsholtz, Konstantin Gaengel, Mathias Seeliger, Ralf H. Adams, and Alfred Nordheim: Mural Cell SRF Controls Pericyte Migration, Vessel Patterning and Blood Flow. Circulation Research,
https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.122.321109

Gesteigerte Durchlässigkeit der innersten Gefäßwandschicht

Medizin am Abend Berlin - MaAB-Fazit: Ein im Alter gefährliches Molekül

Im alternden Gefäßsystem kommt es häufiger zu lebensgefährlichen Situationen wie einem Herzinfarkt. 

Ein bestimmtes Molekül scheint den Alterungsprozess der Blutgefäße zu begünstigen, wie Würzburger Forscher herausgefunden haben. 
 
Gefäßerkrankungen sind die Todesursache Nummer Eins weltweit – vor allem im höheren Alter.

• Denn wie alles andere in unserem Körper, altert auch das Gefäßsystem. 

• Diese Alterungsprozesse begünstigen mit anderen Risikofaktoren, wie zum Beispiel hohe Blutfettwerte oder mangelnde Bewegung, die Entwicklung von Gefäßerkrankungen. 

Damit sind vor allem Gefäßverkalkungen gemeint, die letztlich zu tödlichen Herzinfarkten oder Schlaganfällen führen können. Ein internationales Forschungsteam unter Federführung des Instituts für Anatomie und Zellbiologie der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) hat nun herausgefunden, dass das Protein CEACAM1 die Alterung des Gefäßsystems maßgeblich beeinflusst.

Die Mechanismen, die den Alterungsprozessen im Gefäßsystem zugrunde liegen, sind bislang noch unzureichend erforscht. Umso wichtiger ist nun die Entdeckung des Würzburger Teams für künftige Präventions- und Forschungsmöglichkeiten in der Medizin. Das bestätigt auch die Anatomische Gesellschaft und verlieh daher dem Forschungsteam für diese Entdeckung den „Young Investigator Award“. Publiziert wurden die neuen Ergebnisse erst kürzlich in der Fachzeitschrift „Aging Cell“.

Seit einigen Jahren ist bekannt, dass das Molekül mit dem komplizierten Namen CEACAM1 auf die Struktur der Blutgefäße Einfluss nimmt. „Wir wollten mit unserer Arbeit den genauen Einfluss von CEACAM1 auf die Gefäßalterung feststellen“, erklärt Florian Kleefeldt, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Anatomie und Zellbiologie der JMU.

An unterschiedlichen Gefäßproben, bei denen das Molekül entweder vorhanden oder genetisch entfernt worden war, verglichen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler schließlich den Zustand der Gefäßwände und konnten so die Auswirkung von CEACAM1 analysieren. Dies wurde auch mithilfe von Tierversuchen bewerkstelligt.

Im Alter mehr CEACAM1 in der Gefäßwand

Es hat sich gezeigt, dass CEACAM1 gleich mehrfach die Gefäßalterung begünstigt.

• Durch eine gesteigerte Durchlässigkeit der innersten Gefäßwandschicht trägt es zu einer Entzündung des Gefäßes bei. 

• Zudem führt es durch Fibrosierung zu narbenähnlichen Strukturen in den Gefäßwänden, sogenannten Kollagenablagerungen, die Gefäßverkalkungen fördern. 

Je älter man ist, desto mehr CEACAM1-Moleküle befinden sich in der Gefäßwand. 

Der Effekt verstärkt sich somit mit zunehmenden Alter.

Die untersuchten Gefäßproben ohne CEACAM1 erbrachten nun ein eindeutiges Ergebnis:

Es zeigen sich deutlich geringere altersabhängige Veränderungen in den Gefäßen.

Es gibt also weniger Kollagenablagerungen und die Gefäßwände sind deutlich weniger durchlässig.

„Das Gefäßsystem eines 80-Jährigen könnte ohne CEACAM1 so gut sein wie das eines 30-Jährigen“, sagt Kleefeldt überspitzt.

„Wir sind mit unserer Forschung nicht direkt am Herzinfarkt oder Schlaganfall.

Hier kommt die Therapie für den Patienten häufig zu spät.

Wir sind eine Stufe davor, uns geht es bei dieser Forschungsfrage um die Prävention“, erklärt Kleefeldt.

 „Wir hoffen, dass diese Erkenntnisse in Zukunft neue Behandlungsoptionen ermöglichen, die bereits wirken, bevor es zur Gefäßerkrankung und dem darauffolgenden oft tödlichen Herzinfarkt oder Schlaganfall kommt.“

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Originalpublikation:

Aging‐related carcinoembryonic antigen‐related cell adhesion molecule 1 signaling promotes vascular dysfunction. Florian Kleefeldt, Heike Bömmel, Britta Broede, Michael Thomsen, Verena Pfeiffer, Philipp Wörsdörfer, Srikanth Karnati, Nicole Wagner, Uwe Rueckschloss, Süleyman Ergün. https://doi.org/10.1111/acel.13025

Herz und Niere - ein Teufelkreis? Besonders bei Dialysepatienten!

Medizin am Abend Berlin Fazit:  Herz und Niere: Wer schwächelt, zieht den anderen mit ins Verderben

Es ist ein Teufelskreis: 

Das schwache Herz schwächt die Niere und andersrum. 

Forscher des Würzburger Deutschen Zentrum für Herzinsuffizienz (DZHI) beschreiben jetzt in einem von drei Übersichtsartikeln der international renommierten Fachzeitschrift „The Lancet“ die strukturellen und funktionellen Veränderungen an Herz- und Gefäßsystem bei Dialyse-Patienten, bei denen die Niereninsuffizienz durch Blutwäsche ausgeglichen wird: 

Die optimale Therapieempfehlung, um den Teufelskreis zu durchbrechen, steht noch aus. 

 
 Bereits 12 Prozent der deutschen Allgemeinbevölkerung hat ein Nierenleiden. Häufigste Ursache dafür ist Diabetes mellitus. Boehringer
 

• Nierenleiden sind in der klinischen Versorgung mittlerweile zum Alltag geworden. 

Seit Jahren steigt die Patientenanzahl, die aufgrund von akuter oder chronischer Niereninsuffizienz in Behandlung muss, an.

• Viele von ihnen werden mit Dialyseverfahren behandelt, wobei das Blut außerhalb des Körpers gefiltert wird, um Gift- und Harnstoffe zu entfernen. 

Denn dies leistet eine geschwächte Niere nicht mehr ausreichend.

„Der Rückgang der Nierenfunktion hat weitreichende gesundheitliche Folgen.

So altern Herz und Gefäßsystem beispielsweise rapide“, erklärt Professor Christoph Wanner, Nierenspezialist des Universitätsklinikums Würzburg, unter dessen Dach das DZHI forscht und behandelt.

„Vor allem auch bei jungen niereninsuffizienten Dialysepatienten kommen Gefäßverkalkungen oder Herzwandverdickungen vor, was typisch für ältere Patienten ist.“

• Grund hierfür: bei der Blutwäsche wird nur eine bestimmte Fraktion von Giften entfernt. 
• Die restlichen Toxine führen zu Überwässerung, wodurch sich dann Bluthochdruck und anderen kardiologische Erkrankungen letztendlich manifestieren.

Die Therapie der Betroffenen gestaltet sich schwierig, denn die Belastung durch Mehrfacherkrankung macht die Auswahl geeigneter Medikamente oder anderer Interventionen hochkomplex.

• So beschränkt sich der Einfluss der Niereninsuffizienz nicht allein auf das Herzkreislaufsystem, sondern wirkt auch in die Physiologie von Muskeln und Skelett ein, was die Arzneimittelauswahl und Dialysestrategie beeinflusst. 

„Kardioprotektive, also herzschützende Dialysestrategien sind bislang noch nicht umfassend erforscht“, erläutert der Nephrologe.

Bislang gäbe es auch keine pharmakologischen Wirkstoffe, die für beide Erkrankungen gleichermaßen Linderung oder zumindest keine Verschlechterung des einen oder anderen Zustandes herbeiführen.

Viel Forschungsarbeit sei also noch zu leisten, so der Universitätskliniker.

•  „Für Forschung und Behandlung von Herz und Niere bei Dialysepatienten kommt nun erschwerend hinzu, dass die kardiologischen Erkrankungen der Dialysepatienten symptomatische Unterschiede aufweisen können zu Nicht-Dialysepflichtigen Herz- und Gefäßpatienten. 

Wir benötigen also neue klinische Studien mit dieser speziellen Patientengruppe.“

Bis diese Studien erste Ergebnisse zeigen, wird noch viel Zeit vergehen.

• Der Herz- und Nierenarzt empfiehlt daher für jetzige Dialysepatienten eine konkrete Vorgehensweise, Herzen und Blutgefäße schont. 

• „Die Literatur zeigt, dass entweder länger andauernde Dialysesitzungen oder aber kürzere und häufigere Sitzungen herzgesünder sind. 

Hier sollten die Versorgerteams im Klinikalltag umdenken. 

Die Dialysesitzungen werden häufig noch nach anderen Kriterien durchgeführt.“

Orginalpublikation
Wanner, Christoph et al. The heart and vascular system in dialysis. The Lancet. Published online May 22,2016. http://dx.doi.org/10.1016/S0140-6736(16)30508-6

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Sabine Kluge Universitätsklinikum Würzburg

 

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http://dx.doi.org/10.1016/S0140-6736(16)30508-6