Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

G-Proteine steuern Umbau von Blutgefäßen

07.11.2012
Max-Planck-Forscher untersuchen Signalwege, über die die glatten Muskelzellen der Blutgefäße auf Veränderungen von außen reagieren

Blutgefäße sind äußerst dynamisch: Ihre Durchlässigkeit für Nährstoffe, ihre Kontraktionskraft, aber auch ihre Form passen sich jeweils an die äußeren Bedingungen an.


Querschnitt durch ein Blutgefäß einer normalen Maus (links) und einer Maus ohne G12/G13-Proteine (rechts). In der genetisch veränderten Maus vermehren sich die Muskelzellen der Gefäßwand exzessiv und behindern dadurch den Blutstrom.

© Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung

Anders als beispielsweise Herzmuskelzellen zeichnen sich die glatten Muskelzellen der Gefäße durch eine hohe Plastizität aus, sie können sich also je nach Bedarf entweder spezialisieren oder vermehren und damit zum Beispiel auch eine Verletzung der Gefäßwand reparieren. Dieser Gefäßumbau ist offensichtlich genauestens reguliert. Störungen spielen bei Erkrankungen wie Arteriosklerose oder Bluthochdruck eine wichtige Rolle.

Am Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung in Bad Nauheim haben Wissenschaftler in Versuchen mit genetisch veränderten Mäusen herausgefunden, wie Signale von außen den Gefäßumbau in den Zellen steuern. Entstanden ist dabei ein ganz neues Bild der Regulation, das auch den Weg für neue Ansätze in Prophylaxe und Therapie der Arteriosklerose oder anderer Gefäßerkrankungen öffnen könnte.

Die Wand von Blutgefäßen besteht aus glatten Muskelzellen, elastischen Fasern und sogenannten Endothelzellen, die das Blutgefäß von innen auskleiden. Je nach Bedarf verändern die Gefäße ihre Durchlässigkeit und ihre Kontraktionskraft. Bei Verletzungen können neue spezialisierte Muskelzellen entstehen und ein Gefäß reparieren. Diese notwendige und nützliche Plastizität der Zellen kann auf der anderen Seite im Fall einer Erkrankung negative Folgen haben. So können sich beispielsweise Herzkranzgefäße, die bei einem Katheter-Eingriff durch Erweiterung und Stents geöffnet wurden, anschließend durch das Wachstum von Muskelzellen erneut verengen.

Auch bei der weit verbreiteten Arteriosklerose oder Gefäßverkalkung führen Umbauprozesse zu den gefürchteten Plaques. Reguliert werden all diese Vorgänge von Hormonen oder Neurotransmittern, die unter anderem von Zellen und Nerven der Gefäßwand freigesetzt werden. Die meisten dieser gefäßaktiven Botenstoffe wirken über Rezeptoren, die nach Aktivierung an sogenannte G-Proteine binden. Diese sind an der Innenseite der Zellmembran lokalisiert und leiten das Signal von dort in das Zellinnere weiter.

„Es sind zwei unterschiedliche G-Protein-Familien, die beim Gefäßumbau eine entscheidende Rolle spielen: Wir nennen sie nach ihren Proteinkomponenten Gq/G11 und G12/G13“, erklärt der Max-Planck-Wissenschaftler Stefan Offermanns, der sich seit Jahren mit diesen Proteinen und ihren molekularen Signalwegen beschäftigt. In der aktuellen Studie an genetisch veränderten Mäusen konnte sein Team erstmals zeigen, wie diese zwei Signalwege im lebenden Tier durch Botenstoffe reguliert werden.
„Anders als erwartet regulieren die beiden G-Protein-gekoppelten Wege die Plastizität glatter Muskelzellen in entgegengesetzter Richtung“, fasst Offermanns seine Ergebnisse zusammen. Überraschend ist das insofern, als diese Signalwege in anderem Zusammenhang zusammenspielen: Reize, die die Gefäßkontraktion fördern und damit den Blutdruck erhöhen, aktivieren beide Signalwege parallel.

Um die Signalwege und ihre Regulation verfolgen zu können, hat Till Althoff, der Leiter der Studie, Mäuse untersucht, in denen er die Gene für die verschiedenen G-Proteine gezielt inaktiviert hat. In einer an Arteriosklerose erkrankten Maus konnte der Forscher so beispielsweise zeigen, dass sich die spezialisierten Zellen bei Fehlen von G12/G13 in den glatten Muskelzellen rückbilden und exzessiv zu wachsen beginnen – die Folge war eine stark verdickte Gefäßwand. Tiere mit einem Mangel an Gq/G11-Protein hingegen waren gegen diese Zellwandverdickung geschützt.

„Wir sehen hier deutlich, dass die beiden Signalwege beim Gefäßumbau als Gegenspieler wirken“, erklärt Offermanns die Ergebnisse. Was durchaus sinnvoll ist, denn nur so kann man ein System Auf- und Abbau im Gleichgewicht halten. In weiteren Untersuchungen zeigten die Wissenschaftler außerdem, über welche Stufen die beiden Wege ihr Ziel erreichen und im Zellkern die Gene für die Bildung spezialisierter Zellen oder das Zellwachstum ankurbeln.

„Unsere Ergebnisse enthüllen tatsächlich ein ganz neues Bild von der Regulation des Gefäßumbaus, auch bei pathologischen Prozessen“, betont Offermanns. Dies lässt auf neue pharmakologische Ansätze hoffen. So kann der Wissenschaftler sich gut vorstellen, dass man die Plastizität im Rahmen von Gefäßerkrankungen wie Arteriosklerose oder nach kardiologischen Interventionen mit Medikamenten moduliert. Die Zielstrukturen in den beiden Signalwegen sind nun bekannt und zeigen neue Wege auf. So könnte der wachstumsfördernde Weg gehemmt und gleichzeitig der stabilisierende Weg aktiviert werden, um so den Umbauprozess abzubremsen. „Im Tiermodell erproben wir bereits neue therapeutische Ansätze zur Vorbeugung einer Arteriosklerose oder zur Unterdrückung des Zellwachstums in Gefäßen nach einer Verletzung“, berichtet Offermanns.

Ansprechpartner

Prof. Dr. Stefan Offermanns
Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung, Bad Nauheim
Telefon: +49 6032 705-1202
Fax: +49 6032 705-1204
Email: stefan.offermanns@­mpi-bn.mpg.de
Dr. Matthias Heil
Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung, Bad Nauheim
Telefon: +49 6032 705-1705
Fax: +49 6032 705-1704
Email: matthias.heil@­mpi-bn.mpg.de
Originalpublikation
Till F. Althoff, Julián Albarrán Juárez, Kerstin Troidl, Cong Tang, Shengpeng Wang, Angela Wirth, Mikito Takefuji, Nina Wettschureck, Stefan Offermanns
Procontractile G protein-mediated signaling pathways antagonistically regulate smooth muscle differentiation in vascular remodeling

J. Exp. Med. 2012, online veröffentlicht 5. November 2012 DOI: 10.1084/jem.20120350

Prof. Dr. Stefan Offermanns | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/6611329/signalwege-blutgefaesse

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Herzerkrankungen: Wenn weniger mehr ist
30.03.2017 | Universitätsspital Bern

nachricht Stoßlüften ist besser als gekippte Fenster
29.03.2017 | 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: Atome rennen sehen - Phasenübergang live beobachtet

Ein Wimpernschlag ist unendlich lang dagegen – innerhalb von 350 Billiardsteln einer Sekunde arrangieren sich die Atome neu. Das renommierte Fachmagazin Nature berichtet in seiner aktuellen Ausgabe*: Wissenschaftler vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben die Bewegungen eines eindimensionalen Materials erstmals live verfolgen können. Dazu arbeiteten sie mit Kollegen der Universität Paderborn zusammen. Die Forscher fanden heraus, dass die Beschleunigung der Atome jeden Porsche stehenlässt.

Egal wie klein sie sind, die uns im Alltag umgebenden Dinge sind dreidimensional: Salzkristalle, Pollen, Staub. Selbst Alufolie hat eine gewisse Dicke. Das...

Im Focus: Kleinstmagnete für zukünftige Datenspeicher

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Chemikern der ETH Zürich hat eine neue Methode entwickelt, um eine Oberfläche mit einzelnen magnetisierbaren Atomen zu bestücken. Interessant ist dies insbesondere für die Entwicklung neuartiger winziger Datenträger.

Die Idee ist faszinierend: Auf kleinstem Platz könnten riesige Datenmengen gespeichert werden, wenn man für eine Informationseinheit (in der binären...

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Nierentransplantationen: Weisse Blutzellen kontrollieren Virusvermehrung

30.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zuckerrübenschnitzel: der neue Rohstoff für Werkstoffe?

30.03.2017 | Materialwissenschaften

Integrating Light – Your Partner LZH: Das LZH auf der Hannover Messe 2017

30.03.2017 | HANNOVER MESSE