Angiogenese: Hormone nehmen Einfluss

Die Angiogenese, also die Bildung und das Wachstum von Blutgefäßen, ist schon seit Längerem Gegenstand der Forschung. Ein Team aus Wissenschaftlern um Prof. Holger Gerhardt vom Max-Delbrück-Centrum für molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft hat nun herausgefunden, dass die Gefäßzellen durch Oszillationen miteinander kommunizieren und sich über diesen Kommunikationsweg miteinander verbünden und bewegen können. Relevant sind die Ergebnisse für die Therapie von Erkrankungen, die mit Gefäßveränderungen einhergehen, wie beispielsweise die Schädigung der Netzhaut im Auge infolge von Diabetes mellitus (diabetische Retinopathie).

„Eine der großen Fragen der Biologie der Blutgefäße ist: Wie werden Größe und Form dieses schlauchartigen Organsystems reguliert?“, meinte Gerhardt zur Motivation für die Forschung, deren Ergebnisse nun im Open-Access-Fachjournal eLife veröffentlicht werden. Bereits vorher bekannt war, dass das Hormon VEGFA eine übergeordnete Rolle bei der Angiogenese spielt. Ist der Hormonspiegel niedrig, dann verzweigen sich die neuen Äste, ist er hoch, steigt der Durchmesser der Gefäße. Welcher Mechanismus dem zugrunde liegt, war bisher unklar.

„Unsere Studie zeigt, dass sich die Zellen der Adern jeweils neu anordnen, um neue Seitenäste zu bilden oder den Durchmesser zu vergrößern“, so Angiogenese-Spezialist Gerhardt. Die Forscher fanden heraus, dass die VEGFA-Konzentration einen Einfluss auf den Notch-Signalweg hat, über den die Zellen miteinander in Kontakt stehen. Durch die periodische Herstellung und den Abbau von Proteinen in der Zelle, wird eine oszillierende Aktivität erreicht. Diese Oszillationen synchronisieren sich bei hohem Hormonspiegel, das Kollektiv sorgt für ein Wachstum des Gefäßes. Bei niedrigem Spiegel geraten sie quasi außer Takt, es kommt zu Verzweigungen.

„Mit Computermodellen und Experimenten haben wir uns an die erste Hypothese herangetastet. Diese Strategie führte uns letztlich zu den richtigen Fragen und zu den entscheidenden Experimenten“, erklärte Gerhardt die Schwierigkeit der Forschung. Der entdeckte Mechanismus spielt bei einigen Krankheiten eine Rolle und könnte so eine Bedeutung in der Therapie erlangen. „Wir zeigen in der Arbeit auch, dass dieser Mechanismus für die Gefäßverdickung in Krankheitsmodellen für diabetische Retinopathie oder Krebs verantwortlich ist.“ Durch die Einflussnahme könnten Gefäße wieder normalisiert und das Wachstum gehemmt werden.