Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Entschlüsselt: Signalweg, der zu Lungenhochdruck führt

29.10.2013
Wenn sich die Gefäße um die Lungenbläschen dauerhaft verengen, kommt es zu gefährlichem Lungenhochdruck.

Wissenschaftler der Universität Bonn haben jetzt einen Signalweg entschlüsselt, der die Gefäßverengung in der Lunge unter Sauerstoffmangel verursacht. Der entdeckte Mechanismus bietet einen potenziellen Ansatzpunkt für neue Medikamente. Die Ergebnisse werden nun in den “Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS) vorgestellt.


Links: Arterie mit dünner Gefäßwand (Pfeil) in einer Mauslunge, die normaler Raumluft ausgesetzt war. Rechts: Arterie mit dicker Gefäßwand (Pfeil) unter Sauerstoffmangel-Bedingungen.

Foto: Dr. Michaela Matthey/Uni Bonn

Die Lunge ist ein sehr effizientes Organ: Nur dort, wo die Belüftung der Lungenbläschen gut ist, fließt das Blut hin, und dort findet auch vermehrt der Sauerstoffübertritt ins Blut statt. Wenn ein Lungenbläschen dagegen nicht so gut belüftet ist, verengen sich die benachbarten Gefäße und drosseln den Blutzufluss.

„Das funktioniert ganz nach dem Prinzip »Nur dort Energie investieren, wo es sich lohnt«“, sagt Dr. Daniela Wenzel vom Institut für Physiologie I der Universität Bonn. Dass es durch mangelnde Ventilation in einem Teil der Lunge zu einem lokalen Sauerstoffmangel kommt und sich daraufhin die Blutgefäße verengen, ist schon seit Langem bekannt. „Unklar ist, welche Mechanismen dabei eine Rolle spielen“, berichtet Dr. Michaela Matthey, eine der Erstautorinnen der Studie.

Einen neuen Signalweg, der vom Sauerstoffmangel zur Gefäßverengung in der Lunge führt, haben nun Wissenschaftler des Instituts für Physiologie I und des Instituts für Molekulare Psychiatrie des Life & Brain Zentrums der Universität Bonn zusammen mit dem Institut für Physiologische Chemie des Universitätsklinikums Mainz entschlüsselt. Sinkt der Sauerstoffgehalt in den Gefäßen, die das Lungenbläschen umgeben, bildet sich vermehrt Arachidonylethanolamid (AEA), ein vom Körper produziertes Cannabinoid. Es wird daraufhin durch das Enzym FAAH zu Lipidmediatoren verstoffwechselt, die direkt für die Gefäßverengung verantwortlich sind.

Forscher blockieren schrittweise die Schalter des Signalwegs

Den Signalweg entdeckten die Wissenschaftler, indem sie in so genannten Knockout-Mäusen das Gen für das Enzym FAAH stumm schalteten und damit die Signalkette unterbrachen. Trotz des Sauerstoffmangels stieg der Druck in den Lungengefäßen kaum an. „Das Enzym FAAH musste also eine Schlüsselrolle spielen“, berichtet Dr. Wenzel. Nach diesem Muster blockierten die Forscher nacheinander die einzelnen Schalter des vermuteten Signalwegs. Jedes Mal blieb ein deutlicher Druckanstieg in den Lungengefäßen der Mäuse aus. „Das zeigte uns, dass wir die wichtigen Bestandteile der Signalkette erfasst haben“, sagt die Wissenschaftlerin der Universität Bonn.

Potenzielle Ansatzpunkte für Medikamente gegen Lungenhochdruck

Das Forscherteam konnte darüber hinaus unter anderem mit massenspektrometrischen Messungen an menschlichen Zellen aufklären, dass die glatten Muskelzellen der Lungengefäße für die Gefäßverengung verantwortlich sind. „Bei einem Sauerstoffmangel wird in genau diesen Zellen mehr AEA produziert, das die Ausgangssubstanz der Signalkette ist“, sagt Dr. Matthey. Die Resultate aus der Grundlagenforschung bieten interessante potenzielle Ansatzpunkte zur Behandlung von Lungenhochdruck, unter dem zum Beispiel starke Raucher leiden können.

Bei dieser Krankheit verengen sich dauerhaft die Lungengefäße, die Gefäßmuskulatur verdickt sich und wird mit Bindegewebe durchsetzt. Dadurch steigt unumkehrbar der Druck in den Lungengefäßen. Die rechte Herzkammer muss gegen den Lungenhochdruck immer stärker arbeiten und erschöpft allmählich. Ohne Therapie beträgt die durchschnittliche Lebenserwartung nur wenige Jahre. „Der Lungenhochdruck lässt sich bislang nicht heilen, sondern nur abmildern“, sagt Dr. Wenzel. Die Forscher haben bereits im Mausmodell gezeigt, dass ein Hemmstoff, der das Enzym FAAH als Schlüsselmolekül in der Signalkette blockiert, die Ausbildung von Lungenhochdruck verhindern kann. „Allerdings besteht noch weiterer Forschungsbedarf, ob dieser Wirkstoff auch für den Menschen in Frage kommt“, sagt Prof. Dr. Bernd Fleischmann vom Institut für Physiologie.

Die Studie wurde durch die DFG im Rahmen der Forschergruppe 926 „Physiology and Pathophysiology of the endocannabinoid system“ gefördert.

Publikation: Endocannabinoid anandamide mediates hypoxic pulmonary vasoconstriction, Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), DOI: 10.1073/pnas.1308130110.

Kontakt:

Dr. med. Daniela Wenzel
Institut für Physiologie I
Universität Bonn
Life & Brain Center
Tel.: 0228/6885-216
E-Mail: dwenzel@uni-bonn.de

Dr. Andreas Archut | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Konfetti im Gehirn: Steuerung wichtiger Immunzellen bei Hirnkrankheiten geklärt
24.04.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

nachricht Stammzell-Transplantation: Aktivierung von Signalwegen schützt vor gefährlicher Immunreaktion
20.04.2017 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

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

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für Netzleittechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact beteiligt sich an Berliner Start-up Unternehmen für Energiemanagement

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für industrielle Kommunikationstechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung