Kleine Gefäße mit maßgeblichen Auswirkungen auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen
In der Regel gilt erhebliche Atherosklerose in Blutgefäßen als Ursache von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Neueren Erkenntnissen zufolge sind aber auch Veränderungen an kleinen Arterien, die die Gewebeperfusion steuern, in Betracht zu ziehen. Insbesondere bei bestimmten Krankheiten wie Bluthochdruck, Diabetes und Adipositas, aber auch normaler Alterung verändern sich durch pathologische Umbauprozesse Größe und Funktion dieser Gefäße, was auch als Remodelling kleiner Arterien bezeichnet wird. Infolge dessen kann durch die Arterien nicht mehr genug Sauerstoff zu den Körperorganen gelangen, was zu Sauerstoffmangel und Funktionsverlust der Organe führt. Da die Umbauprozesse Bluthochdruck verursachen und dieser wiederum den Umbau fördert, gilt es, diesen Teufelskreis zu durchbrechen. Obwohl der Umbau kleiner Arterien enorm zur Pathogenese von Herz-Kreislauf-Erkrankungen beiträgt, ist noch wenig über diesen Teil des vaskulären Systems bekannt. Daher widmete sich das EU-finanzierte Projekt SMARTER genauer den molekularen Mechanismen der Umbauprozesse sowie Möglichkeiten der Frühdiagnose und wirksameren Therapie. „Die Studie sollte die molekularen und physiologischen Ereignisse enthüllen, die den Umbau kleiner Arterien vorantreiben, und Wege finden, diesen Prozess rückgängig zu machen“, erklärt Projektkoordinator Prof. Ed van Bavel. Mit innovativen, marktfähigen Technologien untersuchten die Forscher diese Gefäße in vitro unter geeigneten biomechanischen Bedingungen. „Letztlich war das Ziel, anhand der Daten neue Therapien gegen Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu entwickeln, die durch Umbau kleiner Arterien verursacht werden“, fährt Prof. van Bavel fort. Analysemethoden für den Umbau kleiner Arterien SMARTER untersuchte vielfältigste biologische Aspekte kleiner Arterien, u. a. molekulare Signalwege, Interaktionen zwischen Zelle und Matrix wie auch die Rolle pluripotenter Zellen in der Arterienwand. Die Forscher isolierten Progenitorzellen und erstellten Zellkulturen, arbeiteten mit Microarrays, Proteomiktechniken und Rasterkraftmikroskopie, um die Aktindynamik darzustellen. Schwerpunkt war dabei die differentielle vaskuläre Gen- und MicroRNA-Expression bei Hypertonie (Bluthochdruck). Die Forscher identifizierten neue Kandidatengene und klärten zudem, wie das Gefäßsystem die interstitielle Homöostase im Gehirn beeinflusst, um physiologische Funktionen der Ionenkanäle beim Remodelling aufzuzeigen. Schließlich entwickelten sie einen innovativen Druckmyographen, mit dem sich kleine Gefäße genauer untersuchen lassen. In dem Assay werden kleine Arterien auf Glaskammern positioniert, um vasoaktive Reaktionen auf physiologische Agonisten zu analysieren. Damit könnte ein möglicher Mechanismus zur funktionellen und strukturellen Kontrolle arterieller Netzwerke zur Verfügung stehen. Die Analyse kleiner Arterien in Organoiden gab Hinweise zum vaskulären Umbauprozess in vitro. In-vivo-Bildgebung der Mikrozirkulation hingegen lieferte neue Erkenntnisse zur Funktion von endothelialen und glatten Muskelzellen. Entwicklung neuer Therapien für Herz-Kreislauf-Erkrankungen Aus therapeutischer Sicht erweiterte das Konsortium den Kenntnisstand zu verschiedenen Faktoren und Signalwegen, die den Umbau kleiner Arterien fördern. Prof. van Bavel zufolge wird „sich die Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen langfristig verbessern, sobald die SMARTER-Technologie marktreif ist“. Damit zeichnen sich neue therapeutische Möglichkeiten ab, etwa Therapien mit induzierbaren Progenitorzellen, Interferenz mit Mikro-RNA und personalisierte Medizin. Das neue Wissen zur Rolle kleiner Arterien in der kardiovaskulären Medizin bereichert nicht nur die Grundlagenforschung, sondern auch die Entwicklung neuer therapeutischer Zielstrukturen. SMARTER hofft, mit einem Netzwerk leistungsstarker Nachwuchswissenschaftler die Forschung in diesem Bereich voranbringen zu können. Da 40 % aller Todesfälle in Europa auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Komplikationen wie Schlaganfall und Herzinsuffizienz zurückgehen, könnte SMARTER mit seinen Ergebnissen dieser düsteren Statistik bald gegensteuern.
Schlüsselbegriffe
SMARTER, Umbau kleiner Arterien, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, microRNA, glatte Muskelzellen