Auflösung der Mysterien sportinduzierter Angiogenese
Wir wissen alle, dass Sport gut für den Körper und die Gesundheit ist. Aber wussten Sie, dass Sie beim Joggen, Radfahren und Fußballspielen auch immer neue Blutgefäße produzieren? „Muskeln in Bewegung erfordern mehr Blut, und um das zu bekommen, werden mehr Gefäße produziert. Diesen Prozess nennt man Angiogenese“, sagt Katrien De Bock, Professorin für Sport und Gesundheit an der ETH Zürich. „Tatsächlich stellt Sport einen der wenigen physiologischen Umstände dar, bei denen funktionale Blutgefäße gebildet werden.“ In Anbetracht ihrer Bedeutung für die Körperfunktion wissen wir sehr wenig über die zugrundeliegenden molekularen und zellulären Mechanismen der Angiogenese. „Mit mehr Wissen in diesem Bereich könnten wir daran arbeiten, die Blutversorgung von Patientinnen und Patienten systematisch zu verbessern“, erklärt De Bock.
Metabolisch besser auf die Angiogenese vorbereitet
In dem Wissen über die Implikationen solcher Erkenntnisse für Menschen mit Diabetes oder Arterienverschlüssen und für Organtransplantationen machte sich De Bock daran, die Mysterien der Angiogenese zu entwirren. Mit Unterstützung des EU-finanzierten Projekts MusEC untersuchte ihr Team, wie die Endothelzellen in Muskeln ihren Stoffwechsel bei der sportinduzierten Angiogenese umprogrammieren. „Wir fanden eine beträchtliche metabolische Vielfalt in den Endothelzellen in Muskeln“, kommentiert De Bock. Genau gesagt fand das Team eine endotheliale Unterpopulation, die sich durch das Regulatorprotein ATF4 von den anderen unterscheidet. Nach Aussagen von De Bock ist diese Untergruppe metabolisch besser auf die Angiogenese vorbereitet. „Man könnte diese Endothelzellen als im Standby-Modus beschreiben: Sie sind immer bereit, loszulegen und neue Gefäße zu bilden, sobald Sie selbst loslegen und Sport treiben“, merkt sie an. Die Forschenden untersuchten auch, ob die Endothelzellen in Muskeln ihren Stoffwechsel nutzen können, um mit ihrer Mikroumgebung zu kommunizieren oder sie zu beeinflussen. „Zunächst dachten wir, dass die Endothelzellen auch mit den Muskelfasern kommunizieren. Doch es stellte sich heraus, dass sie ihren hoch glykolytischen Aufbau ausnutzen, um die Muskelregeneration zu steuern“, erläutert De Bock. „Dafür bestimmen sie die funktionale Polarisierung der Makrophagen, den wichtigsten Immuneffektoren im Muskelgewebe.“
Auf dem Weg zu regenerativen Therapien
Das vom Europäischen Forschungsrat finanzierte Projekt MusEC hat zwar unser Wissen zur Bildung von Blutgefäßen in Muskeln bei der Angiogenese erweitert, doch viele Fragen sind noch immer offen. „Ich bin fest davon überzeugt, dass mehr Forschung zur sportinduzierten Angiogenese das Schlüssel zur Entwicklung regenerativer Therapien für Krankheiten ist, bei denen eine gestörte Angiogenese ein zentraler Faktor ist“, merkt De Bock an. Nachdem sich das Labor von De Bock als Exzellenzzentrum für die Forschung zur zellulären Kommunikation und dem Muskelstoffwechsel etabliert hat, wollen sie die Projektarbeit weiter ausweiten. „Unsere Entdeckung, dass Endothelzellen eng mit Makrophagen interagieren, hat eine völlig neue Forschungsrichtung eröffnet, die wir künftig gern weiter erkunden würden“, meint sie abschließend.
Schlüsselbegriffe
MusEC, Muskeln, Angiogenese, Blutgefäße, regenerative Therapien, Diabetes, Arterienverschluss, Organtransplantation, Endothelzellen, Stoffwechsel, Metabolismus, Muskelregeneration
