Medizin am Abend Berlin Fazit: Verschlüsse von Blutgefäßen: Wissenschaftler klären Mechanismus der zellulären Selbstheilung auf
Prof. Dr. Klaus T. Preissner vom Institut für Biochemie der
Universität Gießen publiziert mit Kolleginnen und Kollegen von der LMU
München im Fachjournal „CELL Reports“ zum Thema „Regeneration von
Blutgefäßen“
Prof. Dr. Klaus T. Preissner Foto: Franz Möller (Archiv JLU-Pressestelle)
-
Blutgefäße sind das erste Organisations- und Transportsystem unseres
Körpers schon während der Embryonalphase.
Ohne Blutgefäße wären das
Körperwachstum, und damit auch die Bildung von neuen Geweben und
Organen, nicht möglich. Im Fokus neuer Forschungsarbeiten, deren
Ergebnisse jetzt im Fachjournal „CELL Reports“ publiziert wurden,
stehen
zelluläre Prozesse, die für die Selbstheilung des Körpers eine immens
wichtige Rolle spielen. Autoren der Publikation mit dem Titel
Perivascular mast cells govern shear stress-induced arteriogenesis by
orchestrating leukocyte function sind Prof. Dr. Klaus T. Preissner vom
Institut für Biochemie am Fachbereich 11 – Medizin der
Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) und Prof. Dr. Elisabeth Deindl
vom Walter-Brendel-Zentrum für Experimentelle Medizin der LMU München
sowie weitere internationale Kooperationspartner.
Bei der Arbeit handelt es sich um ein Kooperationsprojekt zwischen JLU
Gießen, LMU München und MPI Bad Nauheim. Prof. Deindl hatte die
Federführung insgesamt inne; Prof. Preissner koordinierte die Arbeiten
in Hessen. Den Expertinnen und Experten ist es gelungen,
den Mechanismus
der Selbstheilung bei Blutgefäßverschlüssen zu verstehen:
Eine
regelrechte Kaskade von zellulären Vorgängen ist dafür verantwortlich,
dass der menschliche Körper im Falle von Gefäßverschlüssen sogenannte
Umgehungskreisläufe („Kollateralgefäße“) bilden kann.
Eine
Schlüsselfunktion kommt dabei den Mastzellen zu.
Wie erstaunlich die Selbstheilungskräfte des Körpers wirken, erklärt
Prof. Preissner:
- Bei Sauerstoffarmut komme es zur Aussprossung von
neuen Kapillaren aus bestehenden Gefäßen – der Fachmann spricht von
Angiogenese – oder zur Vergrößerung von Arterien aus bereits vorhandenen
kleinen arteriellen Verbindungen (Arteriogenese).
Das Wachstum solcher
als „Umgehungskreisläufe“ oder „Kollateral-Arterien“ bezeichneten Gefäße
werde etwa durch den Verschluss einer größeren benachbarten Arterie
ausgelöst:
„Damit stellt der Körper im Herzen oder in anderen Organen
eine oft lebensrettende Maßnahme zur Verfügung“. Es handelt sich, so der
Biochemiker, „um die einzige physiologisch effiziente Form des
Blutgefäßwachstums, die Defizite der Blutzirkulation nach arteriellen
Verschlüssen ausgleicht“.
-
Gefäßverengungen, beispielsweise in Herzkranzarterien als Folge von
sogenannten atherosklerotischen Plaques, führen zur Minderdurchblutung
(Ischämie) des Organs und zur koronaren Herzkrankheit:
- Die Folge sind
vielen Patientinnen und Patienten aus leidvoller Erfahrung als Angina
pectoris oder Linksherzinsuffizienz bekannt.
- Eine chronische Ischämie
kann schließlich zum Absterben der Herzmuskelzellen und zum Herzinfarkt
führen.
Abhilfe kann ein
„natürlicher Bypass“ bringen: Aufgrund seiner
„Selbstheilungskräfte“ besitzt der menschliche Körper das Potenzial,
einer dauerhaften Minderdurchblutung durch die Bildung von
Kollateralgefäßen entgegenzuwirken.
Der Gefäßdurchmesser wird durch
diese Arteriogenese auf das bis zu 20-fache gesteigert, was vielfach
eine ausreichende Blutversorgung ermöglicht.
- „Viele Patientinnen und
Patienten, die einen nicht wahrgenommenen Gefäßverschluss hinter sich
haben, wissen gar nicht, dass sie natürliche Bypässe durch den
beschriebenen Prozess gebildet haben“, erläutert Prof. Deindl.
Dennoch stößt die „Selbstheilung“ an ihre Grenzen, wie Prof. Preissner
ergänzt.
Eine arterielle Verschlusskrankheit, die durch eine Thrombose
bedingt ist, laufe meistens zu schnell ab, so dass der langsamere
Prozess der Arteriogenese mit seiner Regenerationswirkung zu spät
einsetzt.
Die herausragenden Forschungsarbeiten von Prof. Dr. Wolfang Schaper und
seiner Gruppe am Max-Planck-Institut in Bad Nauheim in den 1980iger und
1990iger Jahren haben grundlegende Mechanismen der Arteriogenese
aufgeklärt.
Neben den geänderten physikalischen Kräften des Blutstromes
wie der Schubspannung im verengten Gefäß, sind es die größten
Abwehrzellen im Blut (Monozyten), die das Kollateralwachstum positiv
beeinflussen.
Allerdings war bislang unklar, wie sich
Strömungsunterschiede im Blut auf das Wachstum von Gefäßwandzellen
außerhalb des Blutes auswirken.
Grundlegende Zusammenhänge konnten im Rahmen der Gießener und Münchner
Forschungskooperation zusammen mit weiteren internationalen
Kooperationspartnern geklärt werden:
Die Forscherinnen und Forscher
machten die in der direkten Nachbarschaft zu Blutgefäßen liegenden
Mastzellen als „Dirigenten“ für eine erfolgreiche Arteriogenese aus.
Mastzellen wurden zum ersten Mal bereits von Paul Ehrlich 1878
beschrieben.
Sie stellen die Nummer-eins-Alarmzellen des körpereigenen
Immunsystems dar und sind reich an entzündlichen Inhaltsstoffen, die
sofort nach Zellaktivierung freigesetzt werden.
- Bekannt vor allem für
ihre entscheidende Rolle bei allergischen Reaktionen, sind die
Mastzellen auch an weiteren Prozessen wie Wundheilung und
Blutgefäßstabilisierung beteiligt.
Die Autoren der in „CELL Reports“ erschienenen Veröffentlichung fanden
nun heraus, dass eine Kaskade von zellulären Vorgängen für die
Kollateralgefäßbildung verantwortlich ist, die bis hin zur massiven
Ausbreitung von Wachstumsfaktoren reicht.
Ausgehend von im Blutstrom
gestressten Blutplättchen, die mit Leukozyten Komplexe bilden, werden
Sauerstoffradikale ins Gewebe abgegeben und erreichen dort die
Mastzellen, die ihrerseits mit einer massiven Freisetzung von
Wachstumsfaktoren (Zytokinen) reagieren, damit Abwehrzellen (Monozyten)
anlocken und stimulieren.
Insgesamt setzen diese Zellen so viele
Mediatoren frei, dass der entscheidende Prozess der Arteriogenese für
die folgenden sieben bis zehn Tage in Gang gesetzt wird.
Ist die
Aktivierung von Mastzellen dagegen blockiert oder fehlen diese Zellen,
unterbleibt die Bildung der Umgehungskreisläufe. Das Gewebe ist nicht in
der Lage, sich zu regenerieren.
Bei der beschriebenen Abfolge der Reaktionen handelt es sich um die
zelluläre Reaktionskette der angeborenen Immunabwehr.
Die an der
Publikation beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind
überzeugt davon, dass die Immunzellen unter dem Dirigat der Mastzellen
viel mehr als nur den natürlichen Entzündungsprozess steuern und
maßgeblich die Gefäß- und Gewebsregeneration regulieren.
Aufgrund ihrer
Beobachtungen hoffen die Forscherinnen und Forscher, demnächst auch neue
Therapieformen zu entwickeln. Ziel ist es, die Selbstheilungskräfte des
Körpers für das Gefäßwachstum in durch Ischämie betroffenen
Gewebsarealen zu mobilisieren.
Hier könnten Methoden, die die Mastzellen
stimulieren, zum Einsatz kommen, um von Gefäßverschlüssen betroffene
Gewebe oder Organe durch nicht-chirurgische Verfahren vor dem Absterben
zu retten.
Publikation
O. Chillo, (…), K.T. Preissner, E. Deindl: Perivascular mast cells
govern shear stress-induced arteriogenesis by orchestrating leukocyte
function. Cell Reports, August 2016
DOI: 10.1016/j.celrep.2016.07.040
Weitere Informationen
Medizin am Abend Berlin DirektKontakt
www.medizin-am-abend.blogspot.com
Über Google: Medizin am Abend Berlin
Prof. Dr. Klaus T. Preissner
Institut für Biochemie, Fachbereich 11 – Medizin der Justus-Liebig-Universität Gießen
Friedrichstraße 24, 35392 Gießen
Telefon: 0641 994 7500
E-Mail: klaus.t.preissner@biochemie.med.uni-giessen.de
Informationsdienst Wissenschaft e. V. - idw -
Lisa Dittrich
Justus-Liebig-Universität Gießen
Weitere Informationen für international Medizin am Abend Berlin Beteiligte
https://www.uni-giessen.de/fbz/fb11/institute/biochemie
http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2016.07.040
,
http://www.cell.com/cell-reports/pdf/S2211-1247%2816%2930958-5.pdf (Artikel als pdf)
