Ärzte Zeitung online, 12.06.2009

Schalter für Wachstum von Blutgefäßen identifiziert

MÜNSTER (eb). Forscher aus Münster und Hannover haben jetzt einen Rezeptor entdeckt, der wie ein Schalter das Wachstum von Blutgefäßen wie mit einem Schalter an- oder abgeschalten kann. Dieser Rezeptor macht Zellen für Wachstumsfaktoren empfänglich, oder eben nicht. Dieser Mechanismus könnte neue Möglichkeiten zur Therapie bei Gefäßkrankheiten und Krebs eröffnen.

Ein Netzwerk aus Blutgefäßen.

Foto: MPI für molekulare Biomedizin / Rui Benedito

Nichts im menschlichen Körper funktioniert ohne Blutgefäße, die in einem verzweigten Netzwerk Sauerstoff und Nährstoffe in alle Organe transportieren. Bei Bedarf wird dieses Netz durch neue Verzweigungen erweitert, etwa beim Wachstum oder der Wundheilung. Auch Tumoren nutzen das Wachstum der Gefäße für ihre eigene Versorgung.

Das Sprossen neuer Verzweigungen muss aber im ausgewogenen Verhältnis zum Erhalt des bestehenden Gefäßnetzes erfolgen. Mangelnde und übermäßige Bildung neuer Blutgefäße führt zu schweren Gesundheitsschäden.

An Beispielen wie Schlaganfall oder Herzkranzgefäßerkrankungen kann man leicht erkennen, wie wichtig die Transportfunktion von Blutgefäßen für unsere Gesundheit ist. Forscher suchen daher seit Jahrzehnten nach Möglichkeiten, die Neubildung von Gefäßen und damit auch die Reparatur von Organschäden gezielt anzuregen.

Umgekehrt gibt es aber auch unerwünschte Effekte durch die Bildung neuer Blutgefäße, die beispielsweise die Ausbreitung von Krebserkrankungen fördern oder bei Diabetikern zum Verlust des Sehvermögens führen können. Die Therapie verschiedener Krankheiten erfordert also ein Verfahren, mit dem Neuverzweigungen im Gefäßnetzwerk je nach Bedarf stimuliert oder blockiert werden können.

Forschern aus Hannover und Münster um Professor Ralf H. Adams ist es nun erstmals gelungen, einen An- und Ausschalter des Gefäßwachstums zu identifizieren. Der Schalter ist ein Rezeptor mit dem Namen "Notch", der auf der Oberfläche der Blutgefäßzellen (Endothelzellen) sitzt. An diesen Rezeptor können verschiedene Oberflächenproteine andocken, die den Schalter entweder auf "Ein" oder auf "Aus" stellen. Ist die Zelle "eingeschaltet", ist sie für den Wachstumsfaktor VEGF empfänglich, der den Befehl zur Zellteilung und damit zum Wachstum einer neuen Ader führt (Cell 137, 2009, 1124).

Die einzelnen Komponenten dieses biochemischen Mechanismus waren bereits bekannt. Den Notch-Rezeptor (Schalter), das Oberflächenprotein Delta-like 4, kurz Dll4 ("Aus"), und den Wachstumsfaktor VEGF (Befehl zur Zellteilung) kannten die Forscher bereits aus früheren Experimenten. Auch das Protein Jagged1, das den Schalter auf die Position "Ein" bewegt, war bekannt. Es handelt sich dabei ebenfalls um ein Oberflächenprotein, also ein Eiweiß, das auf der Außenseite der Zellen sitzt und in Kontakt zu Notch-Rezeptoren benachbarter Zellen treten kann.

"Wir haben jetzt erstmals verstanden, wie diese einzelnen Komponenten zusammen wirken. Dass das Protein Jagged1 in dem Zusammenhang als "Einschalter" wirkt, ist eine völlig neue Erkenntnis. In anstehenden Versuchen an Mäusen wollen wir lernen, das Gefäßwachstum, ähnlich wie es in Zukunft einmal Medikamente beim Menschen leisten könnten, aktiv zu steuern", so Adams.

Die Hemmung des Wachstumsfaktors VEGF (vascular endothelial growth factor) wird bereits seit einigen Jahren zur Behandlung von Krebspatienten und bei bestimmten Augenerkrankungen eingesetzt. Die Therapie ist aber teuer und nur bei einem Teil der Patienten erfolgreich.

"Da VEGF auch die Durchlässigkeit von Gefäßen erhöht und dadurch zu Blutungen führt, kann dieser Faktor nicht zur therapeutischen Förderung des Gefäßwachstums eingesetzt werden. Mit der Aufklärung der Funktion von Jagged1 hoffen wir, nun eine echte Alternative für zukünftige Therapieansätze gefunden zu haben", so Dr. Rui Benedito, Zellbiologe der Abteilung Gewebebiologie und Morphogenese am Max-Planck-Institut.

"Neben der Wirksamkeit wird aber auch die Verträglichkeit dieses Ansatzes zunächst gründlich geprüft werden müssen", erläutern Adams und Benedito und warnen damit zugleich vor übertriebener Hoffnung auf baldige Therapieansätze. "Notch, Dll4 und Jagged1 haben auch in anderen Organen und Zelltypen wichtige Aufgaben. Das macht eine Beschränkung der Wirkung auf Blutgefäßzellen anspruchsvoll. Wir hoffen dennoch, dass unsere Arbeit zur Entwicklung neuer Medikamente führen wird."

Abstract der Studie "The Notch ligands Dll4 and Jagged1 have opposing"

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