Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

MDC-Forscher und klinische Partner entdecken Blutdruckregler in der Leber

27.01.2011
Seit 60 Jahren hat die Wissenschaft danach gesucht. Jetzt sind Forscher des Max-Delbrück-Centrums (MDC) Berlin-Buch, des Zentrums für experimentelle und klinische Forschung (ECRC)von MDC und Charité und der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) fündig geworden.

In der Leber von Mäusen entdeckten Dr. Stefan Lechner, Prof. Gary R. Lewin (beide MDC), Prof. Friedrich C. Luft (ECRC) und Prof. Jens Jordan (ECRC; jetzt MHH) eine neue Gruppe von Sensoren, die die Blutdruck- und Stoffwechselregulation steuern. Diese außerhalb des Gehirns nachgewiesene Schaltzentrale wird nur durch Wasseraufnahme aktiviert und erhöht bei kranken und älteren Menschen den Blutdruck (Neuron, 69, 2, 332-344)*.

Vor mehr als zehn Jahren beobachtete der Mediziner Prof. Jens Jordan eher zufällig zuerst mit Kollegen von der Vanderbilt University, Nashville, USA, später an der damaligen Franz-Volhard-Klinik der Charité in Berlin-Buch bei Patienten mit geschädigtem Nervensystem, dass sich der Blutdruck um bis zu 50 mm Hg erhöhen kann, wenn diese in einem Zug einen halben Liter Leitungswasser tranken. „Bei jungen Menschen, deren vegetatives Nervensystem durch Medikamente stimuliert wurde, löste Wassertrinken ebenfalls eine Blutdruckerhöhung aus“, berichtete Prof. Friedrich C. Luft vom ECRC. „Auch in gesunden älteren Menschen setzte das Trinken von Leitungswasser einen Regler für den Blutdruck in Gang.“ Die beiden Kliniker holten sich Neurowissenschaftler des MDC mit ins Boot und starteten ein gemeinsames Forschungsprojekt.

Seit 60 Jahren vermutet die Forschung, dass es auch außerhalb des Gehirns eine Schaltzentrale zur Selbstregulation des Körpers geben muss. Angeregt vor allem durch die Ergebnisse jüngerer Studien suchten die Forscher in Berlin-Buch im Rahmen ihres Projektes daher gezielt in Organen außerhalb des Zentralnervensystems nach Sensoren, die durch Wasseraufnahme erzeugte Veränderungen im Körper anzeigen und dadurch einen Regler aktivieren können, der in kranken und älteren Menschen den Blutdruck erhöht und bei gesunden, jüngeren Menschen den Stoffwechsel anregt.

„In diesem ganzen Prozess spielt die Osmolalität eine Schlüsselrolle“, erklärt Dr. Stefan Lechner aus der Forschungsgruppe von Prof. Lewin. „Sie ist das körpereigene Maß für den Wasserhaushalt. Und sie gibt an, wie viele Moleküle in einem Liter Flüssigkeit gelöst sind. Für jede Spezies existiert ein charakteristischer Sollwert für die Osmolalität, der stark vom unmittelbaren Lebensumfeld abhängt. Wir wollten nun wissen, wie können Abweichungen der Osmolalität einen Regler aktivieren.“

Die Forscher beobachteten im Mausmodell, dass bestimmte Nervenzellen in der Leber aktiv auf Wasserzufuhr reagieren. Das von den Mäusen aufgenommene Wasser wird im Dünndarm resorbiert und gelangt über die Leber in das Blutsystem. Durch die plötzliche Wasserzufuhr sinkt die Osmolalität in den Blutgefäßen der Leber unter ihren Sollwert. Diese Abweichung wird von Sensoren in der Leber, den so genannten Osmorezeptoren, registriert, wie die Forscher jetzt nachweisen konnten. Sie stellten fest, dass die Osmorezeptoren die Information in ein elektrisches Signal umwandeln, dass dann wiederum einen Reflex auslöst und die Leberblutgefäße anregt, den Blutdruck zu erhöhen.

Ionenströme helfen bei Aufklärung des Mechanismus
Um die Aktivierung der Osmorezeptoren unter realistischen physiologischen Bedingungen zu studieren, markierten die Wissenschaftler diese neu entdeckte Gruppe von Osmorezeptoren in der Leber mit einem Farbstoff. In ihren Experimenten konnten sie so zeigen, dass nach Aufnahme von Wasser bereits kleinste Verschiebungen der Osmolalität im Blut, das durch die Leber fließt, Nervenfasern in der Leber aktivieren und Ionenströme fließen lassen. Die Ionenströme ähnelten denen, die auch bei einem Ionenkanal gemessen werden, der sich sowohl im Zentralnervensystem als auch den inneren Organen (Herz, Leber, Niere, Hoden, Speicheldrüse) befindet. Dieser Ionenkanal, kurz TRPV4 genannt, reagiert sehr empfindlich auf Veränderungen und fungiert quasi als Osmorezeptor.

„Der Ionenkanal TRPV4 öffnet sich in wenigen hundert Millisekunden wie das Objektiv einer Kamera, um das elektrische Signal hindurchzulassen und dadurch einen Regler in Gang zu setzen“, erläutert Dr. Stefan Lechner. „Was uns nun interessierte war, ist es der Ionenkanal TRPV4 allein oder benötigt er noch andere Hilfsuntereinheiten und wie funktioniert das Ganze mechanistisch?“

Um die Rolle und die Funktion des TRPV4 in diesem Regulationsprozess aufzuklären, benutzten die Forscher in weiteren Experimenten Mäuse, in denen das Gen für den Ionenkanal TRPV4 ausgeschaltet wurde. Nachdem sie diesen Knockout-Mäusen Wasser zu trinken gegeben hatten, konnten sie keine Aktivierung der Osmorezeptoren in der Leber beobachten. Es flossen auch keine Ionenströme und es wurde demzufolge auch kein Reflex ausgelöst. Die Forscher schlussfolgerten, dass die durch Wasseraufnahme hervorgerufene Erhöhung des Blutdrucks an das Vorhandensein des TRPV4 Ionenkanals gebunden sein muss.

Bereits therapeutische Konsequenzen
„Wir können jetzt die Eigenschaften einer ganz neuen Gruppe von Osmorezeptoren in der Leber auf molekularer Ebene beschreiben, die im Menschen möglicherweise den ‚verlängerten Arm’ eines sehr wichtigen regulierenden Reflexes bilden“, sagt Prof. Lewin. „Die Forschungsergebnisse verbessern nicht nur unser Verständnis für die physiologische Rolle der Osmorezeptoren bei der Steuerung des Blutdrucks, des Stoffwechsels und der osmolalen Selbstregulation, sondern könnten langfristig auch zu neuen therapeutischen Ansätzen für die Behandlung von Erkrankungen führen, deren Ursache das fehlende Gen für das TRPV4 Kanalprotein ist.“

„Die Wirkung des Wassertrinkens bei der Blutdruckregulation zeigt im Klinikalltag bereits therapeutische Konsequenzen“, ergänzt Prof. Jordan. "Wir lassen Patienten, die aufgrund von Störungen der Blutdruckregulation im Stehen Ohnmachtsanfälle erleiden, gezielt Wasser trinken. So lindern wir die Symptome und senken gleichzeitig den Medikamenteneinsatz. Auch gesunde Menschen können bei langem Stehen oder anderen Belastungen, wie Blutspenden, Ohnmachtsanfälle erleiden, die in vielen Fällen durch Wassertrinken vermeidbar wären. Unser ‚langer Atem‘ bei der Erforschung der osmolalen Selbstregulation über ein Jahrzehnt hat sich auf jeden Fall gelohnt!“

*The molecular and cellular identity of peripheral osmoreceptors
Stefan G. Lechner1,Sören Markworth1, Kate Poole1, Ewan St. John Smith1, Liudmilla Lapatsina1, Silke Frahm1, Marcus May2, Sven Pischke3, Makoto Suzuki4, Inés Ibañez-Tallon1, Friedrich C. Luft5, Jens Jordan2,5 and Gary R. Lewin1,5
1Department of Neuroscience, Max-Delbrück Center for Molecular Medicine, Berlin-Buch and Charité-Universitätsmedizin, 13125 Berlin, Germany
2Institute for Clinical Pharmacology, Medical School Hannover, 30625 Hannover, Germany
3Department of Gastroenterology, Hepatology and Endocrinology, Medical School Hannover, 30625 Hannover, Germany
4Department of Pharmacology, Jichi Medical School, 3311-1 Yakushiji, Minamikawachi, Tochigi 329-0498, Japan

5Experimental and Clinical Research Center (ECRC), Charité Campus Buch, 13125 Berlin, Germany

Barbara Bachtler
Pressestelle
Max-Delbrück-Centrum
für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch
Robert-Rössle-Straße 10
13125 Berlin
Tel.: +49 (0) 30 94 06 – 38 96
Fax: +49 (0) 30 94 06 - 38 33
e-mail: presse@mdc-berlin.de
http://www.mdc-berlin.de/
Stefan Zorn
Pressestelle
Medizinische Hochschule Hannover
Carl-Neuberg-Str. 1
30623 Hannover
Tel.: +49 511 532-67 71
Fax: +49 511 532-38 52
e-Mail: zorn.stefan@mh-hannover.de
http://www.mh-hannover.de/

Barbara Bachtler | Max-Delbrück-Centrum
Weitere Informationen:
http://www.mh-hannover.de/klinpharm.html
http://www.mdc-berlin.de/en/research/research_teams/molecular_physiology_of_somatic_sensation/index.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Feinste organische Partikel in der Atmosphäre sind häufiger glasartig als flüssige Öltröpfchen
21.04.2017 | Max-Planck-Institut für Chemie

nachricht Darmflora beeinflusst das Altern
21.04.2017 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Im Focus: Tief im Inneren von M87

Die Galaxie M87 enthält ein supermassereiches Schwarzes Loch von sechs Milliarden Sonnenmassen im Zentrum. Ihr leuchtkräftiger Jet dominiert das beobachtete Spektrum über einen Frequenzbereich von 10 Größenordnungen. Aufgrund ihrer Nähe, des ausgeprägten Jets und des sehr massereichen Schwarzen Lochs stellt M87 ein ideales Laboratorium dar, um die Entstehung, Beschleunigung und Bündelung der Materie in relativistischen Jets zu erforschen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Silke Britzen vom MPIfR Bonn liefert Hinweise für die Verbindung von Akkretionsscheibe und Jet von M87 durch turbulente Prozesse und damit neue Erkenntnisse für das Problem des Ursprungs von astrophysikalischen Jets.

Supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien sind eines der rätselhaftesten Phänomene in der modernen Astrophysik. Ihr gewaltiger...

Im Focus: Deep inside Galaxy M87

The nearby, giant radio galaxy M87 hosts a supermassive black hole (BH) and is well-known for its bright jet dominating the spectrum over ten orders of magnitude in frequency. Due to its proximity, jet prominence, and the large black hole mass, M87 is the best laboratory for investigating the formation, acceleration, and collimation of relativistic jets. A research team led by Silke Britzen from the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany, has found strong indication for turbulent processes connecting the accretion disk and the jet of that galaxy providing insights into the longstanding problem of the origin of astrophysical jets.

Supermassive black holes form some of the most enigmatic phenomena in astrophysics. Their enormous energy output is supposed to be generated by the...

Im Focus: Neu entdeckter Exoplanet könnte bester Kandidat für die Suche nach Leben sein

Supererde in bewohnbarer Zone um aktivitätsschwachen roten Zwergstern gefunden

Ein Exoplanet, der 40 Lichtjahre von der Erde entfernt einen roten Zwergstern umkreist, könnte in naher Zukunft der beste Ort sein, um außerhalb des...

Im Focus: Resistiver Schaltmechanismus aufgeklärt

Sie erlauben energiesparendes Schalten innerhalb von Nanosekunden, und die gespeicherten Informationen bleiben auf Dauer erhalten: ReRAM-Speicher gelten als Hoffnungsträger für die Datenspeicher der Zukunft.

Wie ReRAM-Zellen genau funktionieren, ist jedoch bisher nicht vollständig verstanden. Insbesondere die Details der ablaufenden chemischen Reaktionen geben den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

Baukultur: Mehr Qualität durch Gestaltungsbeiräte

21.04.2017 | Veranstaltungen

Licht - ein Werkzeug für die Laborbranche

20.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligenter Werkstattwagen unterstützt Mensch in der Produktion

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Forschungszentrum Jülich auf der Hannover Messe 2017

21.04.2017 | HANNOVER MESSE

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten