Angiogenese: CCM-Proteine als Baumeister

29. Januar 2015
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Für die Neubildung von Gefäßen und für ihre Funktion sind mechanische Reize, genetische Faktoren und die Regulation bestimmter Proteine entscheidend. Entwicklungsbiologen zeigten nun im Zebrafischmodell, über welchen Mechanismus die beteiligten Moleküle miteinander agieren.

Der Lauf der Blutgefäße ist nicht immer festgefügt und kann sich im Laufe des Lebens ändern. Nämlich dann, wenn der Bedarf für Blutversorgung steigt. Neue Blutgefäße entstehen dann aus bereits vorhandenen Blutgefäßen in einem Prozess, der als Angiogenese bezeichnet wird. Marc Renz, Dr. Cécile Otten und andere Forscher der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Salim Seyfried haben untersucht, von welchen Faktoren die Bildung neuer Gefäße während der Angiogenese abhängt.

„Mechanischer Stress, der durch Blutstrom auf Blutgefäße einwirkt, aktiviert die Expression eines Proteins namens Krüppel like factor 2 (KLF2)“, erklärt Salim Seyfried. KLF2 wird in den Zellen der großen Blutgefäße, wo der Blutfluss schnell und der Blutdruck hoch ist, in großer Menge produziert. Hier sorgt es dafür, dass diese Gefäße stabilisiert werden und keine Änderungen der Blutgefäße erfolgen. Die Gruppe um Seyfried hat nun in einer neuen Arbeit an Zebrafischembryonen überraschende Hinweise dafür gefunden, wie KLF2 gesteuert wird und dass dieses Protein in Regionen mit schwachem Blutfluss eine komplett gegensätzliche Funktion ausüben kann. „Hier kommen weitere Proteine ins Spiel, nämlich die CCM-Proteine“, so der Forscher.

Veränderungen von Blutgefäßen des Gehirns

Cerebral cavernous malformations steckt hinter der Abkürzung CCM. Der Begriff steht für eine seltene Krankheit, in deren Verlauf Patienten charakteristische Veränderungen von Blutgefäßen des Gehirns ausbilden, die als zerebrale kavernöse Malformationen bezeichnet werden. Denn fallen die CCM-Eiweiße aufgrund von Mutationen aus, bilden kleine Kapillaren im Gehirn Wucherungen. Es entstehen brombeerförmige Verwachsungen, die undicht sind, was zu Blutungen führen kann. Schwere neurologische Ausfälle und Schlaganfälle können die Folge sein.

CCM-Proteine regulieren die KLF2-Produktion

Die Arbeiten am Zebrafisch legen nun nahe, dass CCM-Proteine die Produktion von KLF2 regulieren. „Fehlen CCM-Proteine, wird die Produktion von KLF2 im gesamten Blutgefäßsystem aktiviert, egal ob ein mechanischer Reiz durch Blutfluss vorhanden ist oder nicht“, so Seyfried. Eine große Überraschung dieser Studie ist, dass große Mengen von KLF2 nicht notwendigerweise nur stabilisierend wirken müssen, sondern im Gegenteil, in kleinen Blutgefäßen auch schädigend agieren können: KLF2 treibt dann ein unkontrolliertes Gefäßwachstum an. Die große Herausforderung liegt nun darin, herauszufinden, auf welche Weise KLF2 diese sehr unterschiedlichen Funktionen in Blutgefäßen ausübt, kommentieren die Forscher. Sie hoffen, dass ein besseres Verständnis dafür, wie normales Blutgefäßwachstum kontrolliert wird, sowohl für zukünftige Behandlungstherapien krankhafter Prozesse als auch für Regenerationsbehandlungen wichtig werden wird.

Originalpublikation:

Regulation of ß1 Integrin-Klf2-mediated angiogenesis by CCM proteins
Marc Renz et al.; Developmental Cell, doi: 10.1016/j.devcel.2014.12.016; 2015

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1 Kommentar:

Wirtschaftswissenschaftler

Besonders bei vorhandener, enstandener Hypoxie wird HIF 1a von den Zellen exprimiert, ein Angiogenesefaktor der wenig Beachtung findet. Dieser wird bei Hypoxie immer vermehrt ausgeschüttet, wobei die Zellen bei weiter bestehender Hypoxie auf archische Systeme der Vergärung (Krebszellen) umschalten und ohne Sauerstoff weiterleben.
Dieses wird bei der Entstehung und Behandlung von z. B. Krebs, kaum berücksichtigt.

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