Die Rolle der Schubspannung beim Überleben kleiner Gefäße im Gehirn

• Antragsteller: Dr. Jan Wenzel
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Anatomie und Physiologie ; Experimentelle Modelle zum Verständnis von Erkrankungen des Nervensystems
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456052613

Ziel des Projekts ist es, neue Mechanismen in Endothelzellen (EZ) zu entschlüsseln, durch die die Gefäße im Gehirn ihre Funktion erhalten und damit das umliegende Gehirngewebe ausreichend versorgen und schützen können. Die EZ des Gefäßsystems stehen in direktem Kontakt zu mechanischen Kräften, die durch den Blutfluss ausgelöst werden. Die kleinsten Gefäße (Kapillaren) haben einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser eines Erythrozyten. Daher induziert jede Blutzelle, die eine Kapillare passiert Schubspannung. Da Kapillaren derzeit als Hauptträger des Gefäßwiderstandes im Gehirn diskutiert werden, ist die Reaktion auf Schubspannungskräfte an dieser Stelle des Gefäßbaums entscheidend für die Aufrechterhaltung einer stabilen Perfusion im Gehirn. Die Mechanismen der Reaktion auf mechanische Kräfte spielen eine entscheidende Rolle bei der Entstehung von Erkrankungen wie Atherosklerose, bei denen Veränderungen an EZ als ursächlich betrachtet werden. Diese Veränderungen befinden sich hauptsächlich in Bereichen, die einer heterogenen Schubspannung ausgesetzt sind. Der Hauptteil dieser Forschung befasst sich allerdings mit großen Gefäßen, an denen sich, wenn sie dysfunktional sind, atherosklerotische Plaques ablagern können. Wie kleinere Gefäße von endothelialer Dysfunktion und gestörten Strömungsmustern betroffen sind, ist bisher wenig untersucht, könnte aber vor allem im Gehirn ähnlich wichtig sein. Kleine Gefäße bilden die bei weitem größte Gefäßoberfläche und sind hauptverantwortlich für den Austausch von Gasen und Nährstoffen. Darüber hinaus ist das Auftreten von Mikroinfarkten aufgrund von Verschlüssen kleiner Gefäße ursächlich für kognitive Beeinträchtigungen und eine der Hauptursachen für Demenz.Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist es, neue Mechanismen zu finden, durch die die Schubspannung die Gefäßpathologie im Gehirn beeinflusst, mit besonderem Schwerpunkt auf kapillären EZ. Wir werden endotheliale Sensorproteine und Signalmechanismen untersuchen, um die Auswirkungen von veränderter Schubspannung auf den Tod und das Überleben des Mikrogefäßsystems des Gehirns zu untersuchen. Unserer Hypothese zufolge schützt die endotheliale Erkennung von unregelmäßiger Schubspannung die Kapillaren das Gehirngefäßsystems und verhindert dadurch eine sekundäre vaskuläre Demenz. Durch die Anwendung verschiedener in vitro- und in vivo-Techniken, die wir in der Vergangenheit entwickelt haben, werden wir Schubspannungsmechanismen an EZ im Gehirn beschreiben und manipulieren.Die Ergebnisse dieses Projekts werden einen starken Einfluss auf das Verständnis der Entwicklung mikrovaskulärer Schäden im Gehirn und deren nachfolgende Auswirkungen auf die Kognition haben. Da kleine Gefäße von verschiedenen Krankheiten wie Diabetes oder Bluthochdruck betroffen sind, könnten die Ergebnisse des Projekts direkte Auswirkungen nicht nur auf Patienten haben, die an neurologischen, sondern auch an primär peripheren Erkrankungen leiden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen