Münster (mfm/ajs) - Menschliche Blutgefäße müssen sich ständig auf wechselnde Bedingungen einstellen. Doch wie reagieren die Zellen an ihrer Innenwand, wenn sich die Kräfte des Blutstroms verändern? Eine wissenschaftliche Studie der Universität Münster liefert auf diese Frage jetzt eine Antwort: Endothelzellen passen sich demnach nicht unmittelbar an neue Strömungsverhältnisse an, sondern durchlaufen zunächst einen bislang unbekannten Zwischenzustand („intermediate state“ = Zwischenzustand). Für diese neuen Erkenntnisse, erschienen in der Fachzeitschrift „Advanced Science“, wurde ein Forschungsteam der Universität Münster mit dem „Quarterly Publication Award“ der Anatomischen Gesellschaft ausgezeichnet.

Die Innenauskleidung der Blutgefäße, die Endothelzellen, bilden eine hauchdünne Zellschicht, – ähnlich einer Tapete. Da sie direkt dem Blutstrom ausgesetzt sind, müssen sie dessen Kräften widerstehen. Gleichzeitig dienen die wechselnden Beanspruchungen als wichtiges Signal, das dem Herz-Kreislauf-System hilft, sich wechselnden Bedingungen anzupassen. Die aktuellen Untersuchungen mit Erstautorenschaft des Medizinstudenten Jonas Franz zeigen, dass Endothelzellen in zwei Schritten auf erhöhte Strömungen reagieren: Zunächst durchlaufen sie eine Art kontrollierte „Neujustierung“ - sie lösen innere Spannungen, organisieren ihr Zytoskelett neu und festigen die Kontakte zu Nachbarzellen, was auch als Zellschutzmechanismus gewertet werden kann. Erst danach stellen sie sich kontrolliert auf die neuen Strömungsverhältnisse ein.

Gesteuert wird dieser Prozess durch mechano-sensitive Signalwege, die physikalische Reize in koordinierte Zellreaktionen übersetzen. Um das hochkomplexe Zusammenspiel der Zellen innerhalb eines Zellverbands zu erfassen, setzte das Forschungsteam mit Unterstützung von Prof. Milos Galic vom Institut für Medizinische Physik und Biophysik eine sogenannte Kohärenzanalyse ein. Sie ermöglicht es, das komplexe Verhalten eines Zellverbandes umfassender zu beschreiben als allein anhand der Ausrichtung und der Form.

Die Studie wurde von Prof. Hans Schnittler geleitet. Auch nach seiner Emeritierung 2021 setzt der vormalige Institutsdirektor seine wissenschaftliche Arbeit fort. Teile der Studie entstanden an Bord von Schnittlers Segelboot, „La Coerencia“ - für den Anatomen und Physiologen gibt es Parallelen zwischen Segeln und Gefäßbiologie: In beiden Fällen komme es darauf an, dass unterschiedliche Kräfte aufeinander abgestimmt sind und im richtigen Moment zusammenspielen. „Man kann sich den Zwischenzustand so vorstellen, dass wie beim Segeln erst die Segel angepasst und positioniert werden müssen, bevor es stabil auf neuem Kurs weitergeht. Entsprechend richten sich auch Endothelzellen über den Zwischenzustand entlang von Strömungen aus und passen sich in einem kohärenten fein abgestimmten Verhalten an. Und nur durch das kombinierte Agieren nach dem Zwischenzustand entstehen gut vorbereitete und somit geschützte Gefäße, die ihre Aufgabe erfüllen“, so Hans Schnittler.

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