Die durch die Blutströmung und den periodischen Blutdruck erzeugte mechanische Beanspruchung des Endothels ("shear stress", "stretch") spielt eine entscheidende Rolle für die Biologie des vaskulären Endothels. Mechanische Beanspruchungen aktivieren zahlreiche Signalwege und modulieren die Morphologie, die Funktion und das Genexpressionsmuster der Zellen. Während laminare, unidirektionale Strömungen einen protektiven Effekt auf die Zellen haben, werden turbulente Strömungen mit der Entstehung von Arteriosklerose in Verbindung gebracht. Der Einfluss von Schubspannungen auf die endotheliale Barrierefunktion ist bisher wenig untersucht, da geeignete experimentelle Versuchsaufbauten fehlen. Wir haben in unserer Arbeitsgruppe ein Kegel-Platte-Rheometersystem ("BTF-System") mit einem Impedanzspektroskopischen Messsystem kombiniert, das uns die Bestimmung des transendothelialen elektrischen Widerstands (TER) unter "shear stress" bei hoher Validität und Reliabilität erlaubt. Wir konnten zeigen, dass Schubspannungen innerhalb von Minuten die parazelluläre Barrierefunktion erhöhen. Dies korreliert mit einer Reorganisation von Zellkontaktproteinen und benötigt die Aktivierung der kleinen GTPase rac1. In den folgenden Stunden elongieren die Zellen und richten sich in Richtung der Strömung aus, wie man es typischerweise in Arterien findet. Die Elongation der Zellen führt zu einer Zunahme des Zellumfangs, der durch die Expression zusätzlicher Zellkontaktproteine wie VE-Cadherin, Catenin und PECAM-1 kompensiert wird.

Im Moment untersuchen wir die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen dieser zellulären Reaktionen.