Netzwerkbildung von Blutgefässen erstmals live in Zebrafischen beobachtet

Dabei konnten sie zwei Mechanismen nachweisen, mit denen Blutgefässe Netzwerke bilden. Für ihre Forschung machten sie sich die besondere Eigenschaft des Zebrafisches zunutze, dessen Schwanzflosse fast durchsichtig ist. Die Forschungsergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins «Current Biology» veröffentlicht.

Bislang war es nicht möglich, die Netzwerkbildung von Blutgefässen am lebenden Organismus auf zellulärer Ebene zu untersuchen, da keine geeignete Methode für eine live-Imaging-Untersuchung zur Verfügung stand. Der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Markus Affolter vom Biozentrum der Universität Basel ist es nun gelungen, durch die Fluoreszierung eines Proteins, das bei der Bildung der Blutgefässen beteiligt ist, diesen Prozess im lebenden Organismus zu beobachten.

Dabei machten sich die Forschenden die besondere Eigenschaft des Zebrafisches zunutze, dessen Schwanzflosse fast komplett durchsichtig ist, was eine Beobachtung der Netzwerkbildung bei Blutgefässen im Inneren des lebendigen Tieres ermöglicht. Wichtig ist bei diesem Prozess das Verhalten der vordersten Zellen der auswachsenden Blutgefässe, der sogenannten Tip-Zellen. Denn an dieser Stelle verbinden sich zwei Blutgefässe miteinander und bilden so das Netzwerk aus.

Gefässbildung durch Blutdruck oder Umformung
Bei ihren Beobachtungen stellten die Forschenden fest, dass der Bildung von Netzwerken unterschiedliche Prozesse zugrunde liegen. Zum einen kann ein bereits mit Blut gefülltes Gefäss weiter wachsen, indem der Blutdruck die vorderste Zelle so lange erweitert und aushöhlt bis sie auf die vorderste Zelle des benachbarten Gefässes trifft und sich mit dieser verbindet. Der zweite Prozess ist in Gefässen zu beobachten, die noch nicht mit Blut gefüllt sind und somit keinem Druck ausgesetzt sind. In diesem Fall kontaktieren sich die Tip- Zellen von zwei nahe beieinanderliegenden Gefässen und bilden an der Kontaktstelle einen Hohlraum aus. Anschliessend verbinden sich die Hohlräume der Nachbargefässe miteinander, indem sich die beiden äussersten Zellen der Gefässe umformen und anschliessend die Hohlräume miteinander verschmelzen.
Gezielter Wachstumsstopp von Blutgefässen bei Krebs
Für die Forschungsgruppe von Markus Affolter steht nun die Frage im Vordergrund, wie die Tip-Zellen zweier Gefässe den Zielort ihres Wachstums erkennen und welche Gene diese Prozesse steuern. Ein besseres Verständnis der zellulären Abläufe bei der Bildung von Blutgefässnetzwerken könnte dabei neue Möglichkeiten aufzeigen, wie sich die Bildung neuer Blutgefässe und damit die Blutzufuhr zu bestimmten Bereichen des Körpers effizient fördern oder auch unterbinden lässt. Eine solch gezielte Intervention wäre denkbar, um die Bildung von Blutgefässnetzwerken in wachsenden Tumoren zu verhindern und so Krankheiten wie Krebs besser zu bekämpfen.
Originalbeitrag
Lukas Herwig, Yannick Blum, Alice Krudewig, Elin Ellertsdottir, Anna Lenard, Heinz-Georg Belting and Markus Affolter
Distinct cellular mechanisms of blood vessel fusion in the zebrafish embryo.
Current Biology, Published online 10 November 2011, doi:10.1016/j.cub.2011.10.016.
Weitere Informationen
Prof. Dr. Markus Affolter, Biozentrum der Universität Basel, Klingelbergstrasse 50/70, 4056 Basel, Schweiz. Tel: +41 61 267 20 72, E-Mail: markus.affolter@unibas.ch