Superresolution-Imaging von elementaren Calciumsignalen in Nierenarterien

• Antragstellerin: Dr. Johanna Schleifenbaum
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie ; Pharmakologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270801446

Die basale globale [Ca2+]i -Konzentration im Zytoplasma aller Zellen liegt normalerweise im Bereich von 100 bis 200 nM. In glatten Muskelzellen von Widerstandsarterien steigt sie auf ca. 300 nM an, um eine Gefäßkontraktion zu bewirken. Die Arbeitsgruppe von Prof. Mark Nelson hat in den letzten Jahren neue Superresolution Imaging-Technologien entwickelt, um lokale, subzelluläre Ca2+-Signale in Widerstandsarterien zu detektieren und ihre Funktion zu bestimmen. Diese Signale können einen plötzlichen Anstieg der zytoplasmatischen [Ca2+] auf 500-5000 nM auslösen; sie entstehen durch das Öffnen von Kanälen im endoplasmatischen Retikulum oder der Plasmamembran. So gelang es der Arbeitsgruppe von Mark Nelson erstmals elementare Ca2+-Signale, wie Ca2+-Sparks in Gefäßmuskelzellen (durch Öffnung eines Clusters von 8-10 Ryanodinrezeptoren), Ca2+-Pulsars in Endothelzellen (durch Öffnung von Inositoltrisphosphat (IP3)-Rezeptoren) und Ca2+-Sparklets (durch Öffnung eines Clusters von vier TRPV4- Kanälen) in myoendothelialen Subdomänen (myoendothelial projections, MEP) von Gefäßen zu identifizieren. All diese Ergebnisse wurden an nicht-renalen Gefäßen erzielt. Im vorliegenden Forschungsvorhaben sollen erstmals elementare Ca2+-Signalwege in arteriellen Blutgefäßen der Nieren untersucht werden. Es werden neuartige Imaging- Technologien eingesetzt, die auf der Grundlage von neuartigen Biosensoren im Labor von Prof. Mark Nelson entwickelt wurden und weiterentwickelt werden. Das Projekt widmet sich vorrangig der Untersuchung von Ca2+-Sparklets durch TRPV4-Kanäle und neuartigen Regulationsmechanismen, insbesondere ob IP3 als Botenstoff für die Übermittlung von G-Protein-gekoppelten Rezeptor (GPCR)-Signalen aus den glatten Muskelzellen in die endothelialen MEPs dient. Erstmals sollen elementare Ca2+-Signale durch Öffnung von TRPV1-Kanälen im Endothel detektiert werden. In situ soll untersucht werden, in welchen Gefäßgebieten der Niere diese Signalwege vorkommen und welche Funktion sie bei der Gefäßregulation haben. Die gezielte Regulation von TRPV4- bzw. TRPV1-Kanälen könnte sich als neuartige vielversprechende Strategie für eine Behandlung renovaskulärer Hypertonie, Endorganschäden und kardiovaskulärer Erkrankungen, z.B. sepsisassoziierter renaler Vasokonstriktion, herausstellen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Mark T. Nelson