Cardiovascular Physiology and Pathophysiology
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Nukleinsäure-Alarmine lassen Bypässe auf natürliche Weise wachsen. Forscherteam aus München und Gießen klärt den Mechanismus des Kollateralwachstums auf.

18.09.2019

Ohne Blutgefäße gäbe es keinen Befruchtungsvorgang, keine Embryonalentwicklung und erst recht kein KTP DE Foto Giessen IMG_6065[1]-1-1Körperwachstum und menschliches wie tierisches Leben allgemein. Daher ist es von großer Bedeutung, dass wir unsere Gefäße pflegen (vor allem im Alter) und alles daran setzen, z.B. eine „Arterienverkalkung“ (Atherosklerose) durch eine gesunde Lebensweise zu verhindern oder zu verzögern. Unser Körper selbst vermag in Situationen von zellulärem Stress aufgrund einer Gefäßverengung das bereits bestehende Netz von kleinen Arteriolen zu vergrößern: Durch einen mehrstufigen Prozess des Wachstums von Umgehungskreisläufen, sog. Kollateralarterien, kann der Verschluss einer größeren Arterie kompensiert werden. Diese als Arteriogenese bezeichnete, einzige physiologisch effiziente Form des Blutgefäßwachstums beim Erwachsenen, ist in der Lage, das unterversorgte Gewebe wieder ausreichend mit Sauerstoff und Nährstoffen zu beliefern und damit zu retten. Allerdings ist in den meisten Fällen ein arterieller Verschluss durch Thrombose wie beim Herzinfarkt zu schnell, so dass der langsamere über Tage oder Wochen dauernde Prozess der Arteriogenese im Hintertreffen bleibt.
Umso mehr besteht das medizinische Interesse, die Arteriogenese mechanistisch zu verstehen und sie bei Bedarf bei Patienten zu beschleunigen. Daher stand im Fokus neuer Forschungsarbeiten, deren Ergebnisse jetzt im angesehenen Fachjournal „BLOOD“ der American Society for Hematology veröffentlicht wurden, die nur in Teilprozessen bekannten molekularen und zellulären Reaktionen der Arteriogenese aufzuklären. Federführende Autoren der Publikation mit dem Titel „Extracellular RNA released due to shear stress controls natural bypass growth by mediating mechano-transduction“ sind PD Dr. Elisabeth Deindl vom Walter-Brendel-Zentrum für experimentelle Medizin der LMU München und Prof. Klaus T. Preissner vom Institut für Biochemie der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) unterstützt durch weitere (inter)-nationale Kooperationspartner.
Bedingt durch einen arteriellen Verschluss (z.B. im Herzen) kommt in kleinen präformierten arteriellen Bypässen zu physikalischen Veränderungen und zusätzlichen Scherkräften des Blutstroms, was zur Freisetzung von Alarmmolekülen aus dem Gefäßwandendothel führt. Hier sind vor allem extrazelluläre Ribonukleinsäuren (RNA) zu nennen, die zur weiteren Ausschüttung von dem für die Blutplättchen-Adhäsion relevanten „Von-Willebrand-Faktor“ führen. Dies hat zur Folge, dass Sauerstoffradikale in den gestressten Gefäßbereich eindringen und die dort angesiedelten Mastzellen aktivieren, die ihrerseits die größten Immunzellen im Blut, die Monozyten, anlocken. Unter der Einwirkung von daraufhin freigesetzten Zytokinen und Wachstumsfaktoren kommt es zum Wachstum der präformierten arteriolären Verbindungen mit einhergehender Vergrößerung des Blutgefäßlumens. Durch den so entstandenen natürlichen Bypass wird das bislang unterversorgte Gewebe wieder ausreichend mit Blut und dementsprechend mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt. „Fehlt die den Prozess auslösende extrazelluläre RNA oder ist die Aktivierung der Mastzellen blockiert, unterbleibt die Bildung von Umgehungskreisläufen bei dieser Art von Selbstheilung, und das Gewebe ist nicht in der Lage sich zu regenerieren“ stellt Prof. Preissner fest. Der Gefäßdurchmesser wird durch die Arteriogenese bis auf das 20-fache gesteigert: „Viele Patienten, die einen nicht wahrgenommenen Gefäßverschluss hinter sich haben, wissen gar nicht, dass sie durch diese natürlichen Bypässe über den beschriebenen Prozess vor einem akutem Herzinfarkt gerettet wurden“, erläutert PD Dr. Deindl.
Um diese einzige physiologisch effiziente Form der Blutgefäß-Regeneration für die Klinik zu nutzen, und so Defizite der Blutzirkulation nach arteriellen Verschlüssen auszugleichen, ist das Forscherteam bemüht, neue Maßnahmen zur Stimulierung der Teilreaktionen der Arteriogenese zu finden, um so adäquate Therapieformen entwickeln zu können.

Legende:
Der Mechanismus des regenerativen Arteriogenese-Kreislaufs zur Bildung von natürlichen Bypässen nach Verengung eines arteriellen Blutgefäßes (Einzelheiten im Text).

Publikation:
Manuel Lasch, Eike Christian Kleinert, Sarah Meister, Konda Kumaraswami , Judith-Irina Buchheim, Tobias Grantzow, Thomas Lautz, Sofia Salpisti, Silvia Fischer, Kerstin Troidl, Ingrid Fleming, Anna M. Randi, Markus Sperandio, Klaus T. Preissner, Elisabeth Deindl: Extracellular RNA released due to shear stress controls natural bypass growth by mediating mechanotransduction. BLOOD, September 2019, doi: 10.1182/blood.2019001392. [Epub ahead of print]
Walter-Brendel-Zentrum für Experimentelle Medizin, Universitätsklinikum der Ludwig-Maximilians-Universität, München; Institut für Biochemie, Fachbereich Medizin, Justus-Liebig-Universität, Gießen(und weitere Institute)

Poster Awards for Two Young Scientists

27.05.2019

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Poster Awards ESCI 2019

53rd Annual Scientific Meeting of the European Society for Clinical Investigation (ESCI) in Coimbra, Portugal

The PhD student Ariane Schumski and the postdoc Ina Rohwedder – both members of SFB 914 – won poster awards at this year’s 53rd Annual Scientific Meeting of the European Society for Clinical Investigation (ESCI) in Coimbra, Portugal.

GNPI Science Prize 2019 to Andreas Margraf and Claudia Nußbaum

24.05.2019

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Andreas Margraf and Claudia Nußbaum win the Science Prize 2019 of the "Gesellschaft für Neonatologie und Pädiatrische Intensivmedizin"

Dr. Andreas Margraf (former IRTG 914 student) and PD Dr. Claudia Nußbaum (clinician scientist of SFB 914, Von Haunersches Kinderspital) received the GNPI Science Prize 2019 of the "Gesellschaft für Neonatologie und Pädiatrische Intensivmedizin" (€ 5.000) in recognition of their work on ‘Maturation of Platelet Function During Murine Fetal Development in Vivo‘. The joint project was performed in the laboratory of Prof. Markus Sperandio (SFB 914 project B01), at the Biomedical Center, LMU München.

For further information please refer to: Margraf et al. ATVB 2017, Margraf et al. Blood Advances 2019.

Nuclear positioning facilitates amoeboid migration along the path of least resistance

03.04.2019

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 Jörg Renkawitz, associated with SFB914, and colleagues publish their results in Nature.

Midkine drives cardiac inflammation by promoting neutrophil trafficking and NETosis in myocarditis.

15.01.201915

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Dr. Ludwig Weckbach
Ludwig Weckbach, clinician scientist of SFB 914, and colleagues publish their results in the Journal of Experimental Medicine

Jörg Renkawitz to investigate immune cell migration

Endowed Peter Hans Hofschneider professor joins SFB 914

04.12.2018
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Jörg Renkawitz has been awarded the prestigious Peter Hans Hofschneider professorship to head a research group at Ludwig-Maximilians-Universität München focusing on the molecular mechanisms and principles of immune cell migration. His new group is part of the Institute for Cardiovascular Physiology and Pathophysiology at the Biomedical Center Munich (BMC). He will be associated with SFB 914 "Trafficking of Immune Cells in Inflammation, Development and Disease".

 

Myh9 plays a fundamental role during neutrophil migration in innate immunity

Annette Zehrer, Daniela Begandt and colleagues publish their results in the Journal of Immunology

01.08.2018
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Annette Zehrer, Daniela Begandt

Upon acute inflammation, the innate immune system responds by quickly sending neutrophils to the site of injury. Annette Zehrer, Daniela Begandt and colleagues were able to show the importance of sufficient levels of Myh9 for proper cell migration during this proce