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Forscher der Universität Tübingen haben im Versuch mit Mäusen eine bisher unbekannte Gemeinsamkeit zwischen Knochenwachstum und Atherosklerose entdeckt.
Es waren biochemische Prozesse in Blutgefäßen von Mäusen, die das Forschungsteam der Universität Tübingen auf eine bisher unbekannte Gemeinsamkeit von Atherosklerose und Knochenwachstum aufmerksam gemacht hat: Ein molekularer Signalweg, der für das Knochenwachstum eine wichtige Rolle spielt, kann die Entwicklung von Atherosklerose in Blutgefäßen bremsen.
Damit ist es denkbar, dass sich die sogenannten Gefäßverkalkungen künftig mit Medikamenten behandeln lassen, die ursprünglich für die Therapie von Knochenwachstumsstörungen entwickelt wurden. Das Team hat seine neuen Erkenntnisse nun in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Konzentration auf Produktionswege
Atherosklerose ist eine weitverbreitete Gefäßkrankheit, die zu Herzinfarkten und Schlaganfällen führt und weltweit die Haupttodesursache ist.
Blutgefäße bestehen größtenteils aus sogenannter glatter Muskulatur, die durch Entspannung den Blutdurchfluss erhöhen kann. „Der zentrale Signalgeber dazu ist der Botenstoff zyklisches Guanosinmonophosphat, kurz cGMP, der in den Zellen der glatten Muskulatur der Gefäße gebildet wird“, erklärt Dr. Moritz Lehners von der Universität Tübingen, der Erstautor der Studie. Das cGMP komme in vielen Organen des Menschen vor und reguliere dort zahlreiche Körperfunktionen. Interessanterweise könne der Botenstoff auf mehreren verschiedenen Wegen in den Gefäßzellen gebildet werden. „Weil man das Regelungsgefüge insgesamt noch nicht genau verstanden hat, haben wir uns in der aktuellen Studie auf einen der Produktionswege von cGMP konzentriert“, sagt der Forscher.
Dazu nutzte das Forschungsteam Blutgefäßzellen aus Mäusen, in denen das cGMP-Molekül mit Hilfe eines neuartigen fluoreszierenden Biosensors unter dem Mikroskop als Leuchten detektiert werden kann. „So konnten wir die Signalmoleküle und die biochemischen Prozesse, in die sie eingebunden sind, in einzelnen Zellen sichtbar machen und in Echtzeit beobachten, sozusagen bei der Arbeit“, sagt Lehners. Solche Einzelzellanalysen könnten auch für andere Fragestellungen in der Gefäßbiologie weiterentwickelt werden.
Status der Gefäßzellen entscheidend
„Die Ausgangslage war verwirrend“, berichtet der Forscher. „Wenn man weiß, dass mehrere Stoffwechselwege in den Gefäßzellen zur Produktion von cGMP führen können, stellt sich die Frage, ob diese unterschiedlichen Wege auch Unterschiedliches bewirken.“ Die Forscher stellten fest, dass es während der Entstehung von Atherosklerose in den Gefäßzellen zu Änderungen der biochemischen Signalwege kommt. „Während eine Zelle in die Plaque hineinwächst und versteift, wechselt der Produktionsweg des cGMP. Der von uns genauer betrachtete Weg springt an und arbeitet gegen die Verkalkung der Plaques“, sagt Lehners. „Dieser Mechanismus hat also eine gefäßschützende Funktion.“ Dieses Ergebnis wird dadurch untermauert, dass Mäuse, bei denen dieser cGMP-Weg blockiert wurde, eine stärkere Gefäßverkalkung entwickelten.
„Interessanterweise ist genau dieser Weg der Bildung von cGMP in der Biochemie und Medizin schon länger als Förderer des Knochenwachstums bekannt“, sagt Studienleiter Prof. Robert Feil vom Interfakultären Institut für Biochemie. Genetische Varianten der an dem Stoffwechselweg beteiligten Rezeptoren führten zu Anomalien beim menschlichen Skelett. „In der Tat wurde vor kurzem ein neues Medikament entwickelt, das Vosoritid, das auf den cGMP-Signalweg im Knochen wirkt und zur Behandlung der Kleinwüchsigkeit bei Kindern eingesetzt wird. Durch die Parallelen, die sich durch unsere Studie zwischen dem Knochenwachstum und der Bildung von Atherosklerose in Blutgefäßen ergeben haben, könnte nun geprüft werden, ob sich Wirkstoffe wie Vosoritid auch bei der Therapie der Atherosklerose einsetzen lassen.“
