Wie neue Blutgef\u00e4\u00dfe bei S\u00e4ugern entstehen, zum Beispiel w\u00e4hrend der Entwicklung oder nach einer Verletzung, war bisher nicht genau bekannt. Wissenschaftler des Deutschen Zentrums f\u00fcr Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK) konnten nun Licht in diesen Prozess bringen. Sie zeigten, dass sich nach einer Verletzung einzelne Zellen der innersten Schicht von Blutgef\u00e4\u00dfen stark vermehren und damit wesentlich zur Bildung neuer Blutgef\u00e4\u00dfe beitragen. Im lebenden Organismus \u2013 und zumal noch im Herzen \u2013 zu beobachten, wie sich neue Blutgef\u00e4\u00dfe bilden, ist im S\u00e4ugetier nicht m\u00f6glich. Deshalb sieht man immer nur Endpunkte, also, dass sich neue Adern gebildet haben und aus welchen Zellen sie bestehen. \u00dcber den eigentlichen Prozess der Gef\u00e4\u00dfneubildung wei\u00df man bisher jedoch nur wenig. Dabei k\u00f6nnte dieses Wissen dazu beitragen, Gewebesch\u00e4den, die zum Beispiel bei Diabetikern oder nach einem Herzinfarkt durch Mangeldurchblutung entstehen, zuk\u00fcnftig einmal zu beheben.<\/p>\n
DZHK-Wissenschaftlerin Professor Dr. Stefanie Dimmeler und ihre Kollegen am Institut f\u00fcr kardiovaskul\u00e4re Regeneration der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt haben deshalb das Schicksal einzelner Zellen der innersten Gef\u00e4\u00dfschicht, der Endothelzellen, w\u00e4hrend der Entwicklung und nach Gewebesch\u00e4digungen in sogenannten Confetti-M\u00e4usen untersucht. In diesen Tieren k\u00f6nnen die Wissenschaftler mithilfe fluoreszierender Proteine bestimmte Zelltypen markieren und voneinander unterscheiden. In den verwendeten M\u00e4usen fluoreszierten ausschlie\u00dflich Endothelzellen in drei unterschiedlichen Farben. Da die Fluoreszenz auch erhalten bleibt, wenn die Zellen sich teilen, kann man so einzelne Endothelzellen und ihre \u201eNachkommen\u201c verfolgen. Damit wollten die Wissenschaftler die Frage kl\u00e4ren, ob die Zellteilung bei der Neubildung von Blutgef\u00e4\u00dfen, wie von Zebrafischen bekannt, eher zuf\u00e4llig erfolgt oder ob sich bestimmte Zellen immer wieder teilen und daraus die neuen Gef\u00e4\u00dfe hervorgehen.<\/p>\n
In gesch\u00e4digtem Herzgewebe nach einem Herzinfarkt konnten die Forscher beobachten, dass sich bestimmte Zellen sehr h\u00e4ufig geteilt hatten. Diese als klonale Expansion bezeichnete Zellteilung konnten sie auch in durch Mangeldurchblutung gesch\u00e4digtem Gewebe der Skelettmuskulatur feststellen. Daf\u00fcr analysierten die Wissenschaftler die Fluoreszenz der Endothelzellen in Gewebeschnitten der verletzten Bereiche. Mit 30 bis 50 Prozent war der Anteil der klonal expandierenden Zellen f\u00fcr die Forscher \u00fcberraschend hoch. \u201eAber eventuell untersch\u00e4tzen wir den Anteil der beobachteten klonalen Expansion sogar noch\u201c, vermutet Dimmeler. \u201eDenn wir haben ja keine dreidimensionale Analyse durchgef\u00fchrt, sondern die leuchtenden Zellen in zweidimensionalen Gewebeschnitten bestimmt.\u201c Weitere Experimente zeigten au\u00dferdem, dass die durch klonale Expansion gebildeten Gef\u00e4\u00dfe auch durchblutet werden und damit funktionsf\u00e4hig sind.<\/p>\n
In neugeborenen M\u00e4usen konnten die DZHK-Wissenschaftlerin und ihr Team bei der Gef\u00e4\u00dfneubildung in der Netzhaut hingegen keine klonale Expansion feststellen. W\u00e4hrend der normalen Entwicklung scheint das Wachstum der Blutgef\u00e4\u00dfe daher auf der zuf\u00e4lligen Vermehrung und Integration von Zellen zu beruhen. Dieses Ergebnis stimmt mit den Beobachtungen in Zebrafischen \u00fcberein, bei denen auch das sogenannte \u201ecell mixing\u201c die Gef\u00e4\u00dfneubildung w\u00e4hrend der Entwicklung bestimmt.<\/p>\n
Die Forscher wollten die teilungsaktiven Zellen n\u00e4her charakterisieren und analysierten deshalb in einzelnen der klonal expandierten Endothelzellen, welche Gene in ihnen abgelesen werden. \u201e\u00dcberraschenderweise haben wir sehr viele Genprodukte gefunden, die typisch f\u00fcr den \u00dcbergang von einer Endothel- zu einer Mesenchymalzelle sind\u201c, erz\u00e4hlt Dimmeler. Diese als EndMT-Prozess bezeichnete Umwandlung ist an vielen krankhaften Prozessen beteiligt, zum Beispiel der Narbenbildung oder der Arteriosklerose. In Endothelzellen spiegeln die EndMT-typischen Genprodukte jedoch keine Umwandlung, sondern vermutlich nur ein Zwischenstadium wider, dass es den Zellen erm\u00f6glicht, sich aus dem Zellverband zu l\u00f6sen, um sich zu vermehren.<\/p>\n
Dimmeler und ihr Team wollen nun herausfinden, was langfristig mit den klonal expandierten Zellen passiert, denn zurzeit k\u00f6nnen sie deren Schicksal nur ca. zwei Monate verfolgen. \u201eWir m\u00f6chten wissen, was nach einem Jahr mit diesen Zellen geschehen ist und ob die neuen Blutgef\u00e4\u00dfe langfristig genauso gut sind wie die alten\u201c, sagt Dimmeler.<\/p>\n
Extrem spannend findet die DZHK-Wissenschaftlerin au\u00dferdem die Frage, wie es mit der klonalen Expansion in \u00e4lteren Patienten aussieht. \u201eEventuell ist die klonale Expansion bei \u00e4lteren Menschen nicht mehr so effizient, weshalb nach einem Herzinfarkt viel gesch\u00e4digtes Gewebe abstirbt und vernarbt und nicht mehr durch die Bildung neuer Blutgef\u00e4\u00dfe reaktiviert werden kann\u201c, sagt Dimmeler. \u201eWenn wir die klonal expandierenden Zellen n\u00e4her charakterisieren, hoffen wir Wege zu finden, diesen Prozess wieder gezielt anzusto\u00dfen.\u201c<\/p>\n
Das Deutsche Zentrum f\u00fcr Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK) ist das gr\u00f6\u00dfte nationale Zentrum zur Erforschung von Krankheiten des Herz-Kreislauf-Systems. Sein Ziel ist es, Ergebnisse aus der Grundlagenforschung schnellstm\u00f6glich in den klinischen Alltag zu \u00fcberf\u00fchren. Dazu vereint es exzellente Grundlagenforscher und klinische Forscher aus 30 Einrichtungen an sieben Standorten. Das DZHK wurde 2011 auf Initiative des Bundesministeriums f\u00fcr Bildung und Forschung (BMBF) gegr\u00fcndet und wird zu 90 Prozent vom Bund und zu 10 Prozent von Sitzl\u00e4ndern der Partnereinrichtungen gef\u00f6rdert. Es geh\u00f6rt zu den sechs Deutschen Zentren der Gesundheitsforschung (DZG), die sich der Erforschung gro\u00dfer Volkskrankheiten widmen.<\/p>\n
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\nClonal Expansion of Endothelial Cells Contributes to Ischemia-Induced Neovascularization. Manavski, Y., Lucas, T., Glaser, S. F., Dorsheimer, L., Gunther, S., Braun, T., Rieger, M. A., Zeiher, A. M., Boon, R. A. & Dimmeler, S. Circulation research 122, 670-677, (2018).
\nDOI: 10.1161\/CIRCRESAHA.117.312310.
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