Angiogenese: Kapillaren unter Druck

2. März 2016
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Der Blutdruck als treibende Kraft der Angiogenese. Zeitlich hochaufgelöste Bilder zeigen, wie sich Kapillaren bilden. Der Blutdruck presst die Membran von Gefäßzellen nach innen, daraus wächst ein Gefäßschlauch heran. Die Zelle dirigiert den Prozess mittels der Fasern ihres Zellskeletts.

Bekannt war bisher, dass zunächst neue Zellen aus der Wand eines vorhandenen Blutgefäßes in die Umgebung sprießen. Wie genau sich anschließend der innere Hohlraum bildet, durch den später das Blut fließt, war bislang allerdings unklar.

Ein Forscherteam um Prof. Holger Gerhardt vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) nutzte nun modernste Konfokalmikroskopie und lebende Zebrafischembryonen, deren Gefäßzellen genetisch mit fluoreszierenden Proteinen markiert werden. Die Forscher beobachteten unter dem Mikroskop, wie der Blutdruck eine Einstülpung in die Gefäßsprosse presst und sie weiter vorantreibt.

Die Zelle dirigiert den Prozess mit Proteinfasern aus Actin und Myosin. So wächst der Hohlraum der neuen Kapillare immer nur an der Spitze weiter. Kapillaren werden gebildet, wenn neue Gewebeabschnitte mit Sauerstoff und Nahrung versorgt werden sollen, so auch bei der Embryonalentwicklung oder der Wundheilung. Auch schnell wachsende Krebsgeschwüre lassen Gefäße sprießen, aber: „Die Gefäße in Tumoren sind nicht normal. Sie sind undicht und können den Gefäßdurchmesser häufig nicht kontrollieren“, sagt Erstautorin Véronique Gebala.

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Das wachsende Lumen in einer Endothelzelle eines Zebrafischembryos. © Véronique Gebala

Nicht nur für das Verständnis von Krebs sind die neuen Ergebnisse bedeutend. „Wenn die Gefäßbildung wirklich so stark von der Hydrodynamik des Blutes abhängt, was bedeutet das für physiologische Blutdrucksituationen?“, fragt Gerhardt. Bei Diabetikern werden zum Beispiel die Gefäße der Netzhaut im Auge abgebaut, die natürlicherweise von starken Blutdruckschwankungen betroffen sind. Inwieweit der neu entdeckte Mechanismus der Gefäßbildung für diese Krankheitsbilder mitverantwortlich ist, gilt es nun herauszufinden, sagt Gebala: „Der nächste logische Schritt ist die Untersuchung pathologischer Situationen.“

Originalpublikation:

Blood flow drives lumen formation by inverse membrane blebbing during angiogenesis in vivo.
Véronique Gebala et al.; Nature Cell Biology, doi: 10.1038/ncb3320; 2016

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