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Nukleinsäure Alarmine

Nukleinsäure-Alarmine induzieren natürliche Gefäß-Bypässe Forscherteam aus Gießen und München klärt den Mechanismus des Kollateralwachstums auf.

 

Deindl KTPOhne Blutgefäße gäbe es keinen Befruchtungsvorgang, keine Embryonalentwicklung und erst recht kein Körperwachstum und menschliches wie tierisches Leben allgemein. Daher ist es von großer Bedeutung, dass wir unsere Gefäße pflegen (vor allem im Alter) und alles daran setzen, z.B. eine „Arterienverkalkung“ (Atherosklerose) durch eine gesunde Lebensweise zu verhindern oder zu verzögern. Unser Körper selbst vermag in Situationen von zellulärem Stress aufgrund einer Gefäßverengung das bereits bestehende Netz von kleinen Arteriolen zu vergrößern: Durch einen mehrstufigen Prozess des Wachstums  von Umgehungskreisläufen, sog. Kollateralarterien, kann der Verschluss einer größeren Arterie kompensiert werden. Diese als Arteriogenese bezeichnete, einzige physiologisch effiziente Form des Blutgefäßwachstums beim Erwachsenen, ist in der Lage, das unterversorgte Gewebe wieder ausreichend mit Sauerstoff und Nährstoffen zu beliefern und damit zu retten. Allerdings ist in den meisten Fällen ein arterieller Verschluss durch Thrombose wie beim Herzinfarkt zu schnell, so dass der langsamere über Tage oder Wochen dauernde Prozess der Arteriogenese ins Hintertreffen gerät.

Umso mehr besteht das medizinische Interesse, die Arteriogenese mechanistisch zu verstehen und sie bei Bedarf bei Patienten zu beschleunigen. Daher stand im Fokus neuer Forschungsarbeiten, deren Ergebnisse jetzt im angesehenen Fachjournal „BLOOD“ der American Society for Hematology veröffentlicht wurden, die nur in Teilprozessen bekannten molekularen und zellulären Reaktionen der Arteriogenese aufzuklären. Federführende Autoren der Publikation mit dem Titel „Extracellular RNA released due to shear stress controls natural bypass growth by mediating mechano-transduction“ sind Prof. Klaus T. Preissner vom Institut für Biochemie am Fachbereich 11 – Medizin der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) und Prof. Elisabeth Deindl vom Walter-Brendel-Zentrum für Experimentelle Medizin der LMU München, unterstützt durch weitere (inter)-nationale Kooperationspartner.

Bedingt durch einen arteriellen Verschluss (z.B. im Herzen) kommt es in kleinen präformierten arteriellen Bypässen zu physikalischen Veränderungen und zusätzlichen Scherkräften des Blutstroms, was zur Freisetzung von Alarmmolekülen aus dem Gefäßwandendothel führt. Hier sind vor allem extrazelluläre Ribonukleinsäuren (RNA) zu nennen, die zur weiteren Ausschüttung von dem für die Blutplättchen-Adhäsion relevanten „Von-Willebrand-Faktor“ führen. Dies hat zur Folge, dass Sauerstoffradikale in den gestressten Gefäßbereich eindringen und die dort angesiedelten Mastzellen aktivieren, die ihrerseits die größten Immunzellen im Blut, die Monozyten, anlocken. Unter der Einwirkung von daraufhin freigesetzten Zytokinen und Wachstumsfaktoren kommt es zum Wachstum der präformierten natürliche „Bypässe“ mit einer signifikanten Vergrößerung des Blutgefäßlumens. Diese Kollateralgefäße führen dem bislang unterversorgten Gewebe wieder ausreichend  Blut und dementsprechend Sauerstoff und Nährstoffe zu. „Fehlt die den Prozess auslösende extrazelluläre RNA oder ist die Aktivierung der Mastzellen blockiert, unterbleibt die Bildung von Umgehungskreisläufen bei dieser Art von Selbstheilung, und das Gewebe ist nicht in der Lage sich zu regenerieren“ stellt Prof. Preissner fest. Der Gefäßdurchmesser wird durch die Arteriogenese bis auf das 20-fache gesteigert: „Viele Patienten, die einen nicht wahrgenommenen Gefäßverschluss hinter sich haben, wissen gar nicht, dass sie durch diese natürlichen Bypässe über den beschriebenen Prozess vor einem akutem Herzinfarkt gerettet wurden“, erläutert Prof. Deindl.

Um diese einzige physiologisch effiziente Form der Blutgefäß-Regeneration für die Klinik zu nutzen, und so Defizite der Blutzirkulation nach arteriellen Verschlüssen auszugleichen, ist das Forscherteam bemüht, neue Maßnahmen zur Stimulierung der Teilreaktionen der Arteriogenese zu finden, um so adäquate Therapieformen entwickeln zu können.


 Arteriogenese

 

Legende:

Der Mechanismus des regenerativen Arteriogenese-Kreislaufs zur Bildung von natürlichen Bypässen nach Verengung eines arteriellen Blutgefäßes (Einzelheiten im Text); vWF: von-Willebrand Faktor, ROS: reaktive Sauerstoff-Spezies.

 

Publikation:

Manuel Lasch, Eike Christian Kleinert, Sarah Meister, Konda Kumaraswami , Judith-Irina Buchheim, Tobias Grantzow, Thomas Lautz, Sofia Salpisti, Silvia Fischer, Kerstin Troidl, Ingrid Fleming, Anna M. Randi, Markus Sperandio, Klaus T. Preissner, Elisabeth Deindl: Extracellular RNA released due to shear stress controls natural bypass growth by mediating mechano-transduction. BLOOD, September 2019; DOI: 10.1182/blood.2019001392

Walter-Brendel-Zentrum für Experimentelle Medizin, Universitätsklinikum der Ludwig-Maximilians-Universität, München; Institut für Biochemie, Fachbereich Medizin, Justus-Liebig-Universität, Gießen(und weitere Institute)